Experimente
Versuch: Leitungswasser enthält gelöste Salze
Versuch: Halbquantitative Untersuchung von Mineralwasser

Mineralwässer enthalten wichtige Mineralien
Immer mehr Menschen greifen zum Mineralwasser. Das schmeckt, löscht den Durst und erfrischt so richtig. Und es enthält keine Stoffe mit "Kalorien", wie etwa Limonaden oder Cola-Getränke. Trinkt man es vor dem Essen, wirkt es sich als "Essbremse" aus. Gerade wenn man viel geschwitzt hat und dabei viele Mineralstoffe verloren hat, nutzt man die Haupteigenschaft von Mineralwasser: Es enthält gelöste Salze. Deren Zusammensetzung kannst du auf dem Etikett lesen. In einem Liter Mineralwasser können mehrere Gramm Salze gelöst sein! Das wird deutlich, wenn man Mineralwasser eindunsten lässt (-> Versuch).

Verschiedene Mineralwässer unterscheiden sich im Allgemeinen je nach Herkunft deutlich in ihrer Zusammensetzung bezüglich der gelösten Salze, was man halbquantitativ gut zeigen (-> Versuch) und zugleich mit den auf den Etiketten ausgewiesenen Zusammensetzungshinweisen vergleichen kann. (Anhand dieser Etiketten kannst du Kenntnisse in stöchiometrischem Rechnen erwerben oder zumindest vertiefen.)

Die Salze benötigt dein Körper für vielfältige Reaktionen. Deshalb ist destilliertes Wasser nicht nur geschmacklich fade, sondern auch schädlich. Zum Beispiel stellt erst Wasser mit einem Calciumgehalt, der der Wasserhärte 10-15 °dH entspricht, den Kardiologen zufrieden. Denn Calcium ist nicht nur wichtig als Faktor bei der Blutgerinnung, sondern auch zur Funktion von Nerven, die die Muskeln versorgen. Das gilt auch für die Muskulatur des Kreislaufs. Stadtwasser, das diese Härte nicht hat, muss aufgehärtet werden. Andererseits ist ein zu hoher Gehalt an Chlorid schädlich für Hochdruckpatienten. Auch ist zuviel Magnesium schädlich für Leute mit Osteoporose, auch wenn dieses Erdmetall-Ion grundsätzlich für die Gleichmäßigkeit der Herzfunktion und zur Unterdrückung von Wadenkrämpfen wichtig ist. Man muss also deutlich hinsehen, was man trinkt!

Was eigentlich sind Mineralwässer?
Nicht jedes Wasser darf Mineralwasser genannt werden. Es gibt vom Gesetzgeber genaue Vorgaben für die Eigenschaften, die dieses Wasser haben muss. Vor allem muss seine Quelle vor Verunreinigungen geschützt sein, und es muss eine konstante Zusammensetzung haben.
Mineralwasser ist eigentlich nichts anderes als ein spezielles Grundwasser. Das sammelt sich in tiefen Erdschichten, die es nicht weiter durchdringen kann. Nun kommt es auf die geologische Umgebung an. Ist diese besonders reich an lösbaren Mineralien und setzt vulkanische Aktivität Kohlenstoffdioxid ("Kohlensäure") frei, wird aus dem Grundwasser wertvolles Mineralwasser. Hieraus resultiert aber auch die Vielfalt der Mineralwässer. Oftmals tritt das Wasser erst zutage, wenn man eine Quelle gebohrt hat. Solche Quellen findet man in der Vulkan-Eifel oder im Bereich des Wiehengebirges in der ostwestfälischen Bäderkette um Bad Pyrmont und Bad Oeynhausen. Manchmal sind die Quellen auch noch heiß (Thermalbäder). Einige setzen Schwefelwasserstoff frei und riechen entsprechend penetrant nach faulen Eiern, wie die in dem kleinen "Bauernbad" Bad Seebruch bei Vlotho. Auch in Baden-Württemberg gibt es solche Bäder; ein Beispiel ist Bad Boll. Dieses liegt am Albtrauf neben einem der typischen erloschenen Vulkane, die bei der Albauffaltung entstanden. Man nennt sie "Zeugenberge". Dessen immer noch heiße Wässer spülen aus den pyrithaltigen Tonen des Braunjura (Dogger) Schwefelwasserstoff hoch.
Mineralwasser kann man auch nachahmen. Dazu mischt man Salze, wie sie auf den Zusammensetzungstabellen der Flaschenetiketten zu finden sind, und leitet Kohlenstoffdioxid ein.
Jedoch dürfen nur solche Wasser Mineralwasser genannt werden, die natürlichen Ursprungs sind und genau definierten scharfen Reinheitskriterien folgen. Gerade letzteres ist sehr wichtig. Denn in natürlichem Mineralwasser sind geschmacksstörende Inhaltsstoffe wie vor allem Eisen- und Mangan-Verbindungen sowie Schwefelwasserstoff enthalten. Weiter können Keime die Gesundheit des Trinkenden, der oftmals schon Patient ist, gefährden. Für Mineralwasser gibt es deshalb eine eigene Verordnung, um sie vor Nachahmung zu schützen und ihre Reinheit zu gewährleisten (Mineralwasser- und Tafelwasserverordnung (MTVO) vom 26.2.93).

Aufarbeitung des natürlichen Brunnenwassers
In den Betrieben der Mineralwasserindustrie ("Brunnen" genannt) wird das Wasser verarbeitet. Gesetzlich erlaubt sind Filterung, Entfernung von Eisen-Ionen ("Enteisenen"), Mangan-Ionen und von Schwefelwasserstoff.
Man muss aber festhalten, dass die gelösten Eisensalze keine "Verunreinigung" des Mineralwassers sind: Im Gegenteil, sie können vom Körper resorbiert werden (sie sind in sehr hohem Maße bioverfügbar). Die so genannten "Stahlbrunnen" wirken, z. B. bei kurmäßiger Anwendung, anämischen Mangelzuständen entgegen.
Die Abtrennung von Eisen- und Mangan-Ionen geschieht oxidativ. Hierzu setzt man gern Sterilluft ein. Das im Wasser gelöste CO₂ darf und soll (Stichwort "Kalk- Kohlensäure-Gleichgewicht") während der Enteisenung mit Sterilluft durchaus im Wasser verbleiben. Es genügt, das reduzierte eisenhaltige Wasser mit etwas mehr als der stöchiometrischen Menge an Luftsauerstoff zu vermischen um die Eisensalze zu oxidieren und als Hydroxide zu auszufällen ("präzipitieren"). Diese Art der Enteisenung ist nicht allein chemischer Natur, mikrobiologische Vorgänge spielen mit Sicherheit eine ebenso große Rolle. Gleiches gilt auch für die Manganverbindungen. Dabei wird auch Schwefelwasserstoff zu Sulfat oxidiert. Statt Sterilluft kann man auch Ozon nehmen; dann ist die Oxidation wirkungsvoller.

Wie man Getränkeflaschen unter Druck abfüllt
Nun muss das Mineralwasser in Flaschen abgefüllt werden. Wie bekommt man das Kohlenstoffdioxid wieder hinein? Ohne dieses Gas würde das Wasser fade oder seifig schmecken.
Das zuvor abgetrennte Gas ("natürliche Kohlensäure") wird unter hohem Druck zusammen mit feinverteiltem Wasser in einen Vorratskessel gedüst. Bei dem Druck von 4-5 bar und der Temperatur 15 °C lösen sich 8-10 g Kohlenstoffdioxid in 1 l Mineralwasser. Nun kann man dieses Wasser nicht einfach in Flaschen laufen lassen, da dabei das Gas wieder auf 1 bar entspannt wird und die Gasmenge auf 2 g/l sinken würde.
Man presst auf eine Füllvorrichtung die leere, gereinigte Flasche ("Brunneneinheitsflasche"). Zuerst leitet man Kohlenstoffdioxid ein, bis in der Flasche der gleiche Druck herrscht wie im Mischkessel. Nun öffnet man das Wasserventil, wodurch das Mineralwasser in die Flasche "hineinfällt". Dann wird die Flasche mit Schraubverschluss oder Kronenkorken verschlossen. Danach löst sich die Füllvorrichtung und gibt die Flasche frei.
Die üblichen Mineralwasserflaschen stehen also unter dem hohen Druck von 4-5 bar. Das ist der doppelte Druck eines Autoreifens! Man muss deshalb vorsichtig mit ihnen umgehen und vor allem darauf achten, dass sie nicht erhitzt werden (indem man sie z. B. in der Sonne stehenlässt oder auf die Heizung stellt). Auch dürfen die Flaschen nicht angekratzt werden, denn das kann zu Sprüngen und zum Platzen der Flaschen führen. Um das zu verhindern, überzieht man die Flaschen neuerdings mit einem dünnen Kunststofffilm.

Heilwasser und stille Wasser
Zum Thema Heilwässer haben wir den Kommentar eines Fachmanns.

Stille Wässer sind normale Mineralwässer, denen man weniger Kohlenstoffdioxid zusetzt. Denn manche Menschen können größere Gasmengen im Magen nicht vertragen. Das bildet sich, wenn das kalte, mit Kohlenstoffdioxid gesättigte Mineralwasser mit dem warmen Mageninhalt zusammenkommt. Aber schädlich ist das Gas nicht. Es wird durch Aufstoßen aus dem Magen entfernt oder, wenn es ins Blut gelangt, einfach ausgeatmet.

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