mineralien im wasser sichtbar machen bzw filtern
Wie kann ich die Mineralien aus einer Wasserflasche filtern bzw sichtbar machen ? ich muss das bis kommenden Donnerstag einen Weg finden dies zu tuen, bitte nennt mir eine bzw mehrer Möglichkeiten, ich hoffe auf Antworten, mit freundlichem Gruß Dennis
2 Antworten
Moin,
neben dem schon erwähnten Eindampfen gibt es auch verschiedene chemische Wege, die gelösten Ionen der Mineralien sichtbar zu machen. Mit dem Eindampfen erreichst du ja schließlich nur, dass du zeigen kannst, dass es außer dem Wasser noch gelöste Salze in deinem Mineralwasser gegeben hat. Das zeigt aber nicht, welche Salze darin gelöst waren. Den Einzelnachweis von Salzen (genauer: ihrer gelösten Ionen) macht man entweder chemisch oder mit Hilfe von Messgeräten wie Massenspektrometern. Die chemischen Nachweismethoden kann ich dir erklären. Ich sehe dabei allerdings zwei Haken: Erstens weiß ich nicht, ob ihr in Chemie schon soweit seid, dass du die Ausführung beherrschst (vom Verständnis der Hintergründe ganz zu schweigen). Zweitens sind die auf der Flasche angegebenen Konzentrationen manchmal so klein, dass manche der so genannten "Fällungsreaktionen" nicht besonders deutlich sind. Aber egal...
Auf dem Etikett einer Mineralwasserflasche findest du immer Angaben, welche Ionen in welcher Konzentration enthalten sind. Dort findest du z.B. Na^+, Ca^2+, Mg^2+, Cl^-, SO4^2-, HCO3^-...
Natrium-Ionen (Na^+) weist du am einfachsten durch die Flammenfärbung nach. Dazu machst du einen Gasbrenner an, glühst ein Magnesiastäbchen gut durch, tauchst es anschließend in eine Probe deines Mineralwassers und hältst es in die rauschende Brennerflamme. Wenn Natrium enthalten ist, färbt sich die Flamme gelb-orange (dottergelb, buttergelb). Der Hintergrund ist, dass die Wärmeenergie des Brenners die Elektronen der Ionen anregen. Das heißt, die Elektronen nehmen die Energie kurzzeitig auf. Wenn die Elektronen dann wieder die aufgenommene Energie abgeben, dann tun sie das nicht in Form von Wärme, sondern in Form von Licht. Bei Natriumionen ist das zufällig Licht, das unser Auge sehen kann. Es erscheint uns gelb. Das ist der Grund, warum Natriumionen in einer Flamme gelb aufleuchten.
Theoretisch ließen sich auch Calcium-Ionen auf diese Weise nachweisen (die Flamme würde dann ziegelrot werden), aber leider überdeckt die kräftige Natriumflamme die Farben von anderen Ionen. Also musst du die Ca^2+-Ionen anders nachweisen. Gib zu einer anderen Probe deines Wassers etwas Natriumcarbonat (Na2CO3). So gut wie alle Natriumsalze sind wasserlöslich. Aber Calciumcarbonat (Kalk) ist ein in Wasser nur schlecht lösliches Salz. Wenn also nun Calciumionen und Carbonationen zusammen kommen, müsste etwas Calciumcarbonat als ungelöster weißer Niederschlag zu sehen sein (deine Wasserprobe müsste leicht trübe werden). Weil hier das Salz ausfällt (nicht mehr gelöst bleibt), spricht man bei dieser Art von Nachweis auch von "Fällungsreaktion".
Ca^2+ (aq) + Na2CO3 (aq) ---> CaCO3 (s) + 2 Na^+ (aq)
Der Magnesiumionen-Nachweis ist komplizierter und wird von anderen Ionen oft gestört. Du müsstest daher erst die störenden Ionen beseitigen. Der Aufwand ist daher relativ groß und so erspare ich dir und mir an dieser Stelle die Beschreibung der Vorgehensweise. Schließlich senden Magnesium-Ionen zwar auch Licht in der Brennerflamme aus, aber leider in einem für unser Auge nicht sichtbaren Bereich (abgesehen davon, dass das Natriumgelb auch hier überdeckend wirken würde).
Chlorid-Ionen (Cl^-) sind dagegen ziemlich leicht und relativ gut nachzuweisen. Du gibst einfach etwas gelöstes Silbernitrat (AgNO3) zu einer weiteren Probe deines Mineralwassers. Sind Chloridionen enthalten, entsteht mit den Silberionen zusammen ein schwer lösliches Salz (Silberchlorid), das dann als weißer, käsiger Niederschlag ausfällt.
AgNO3 (aq) + Cl^- (aq) ---> AgCl (s) + NO3^- (aq)
Auch die Sulfationen (SO4^2-), sofern sie überhaupt in ausreichend großer Mengen enthalten sind, könnte man leicht nachweisen. Dazu gibst du zu einer Mineralwasserprobe etwas gelöstes Bariumchlorid (BaCl2). Sind Sulfationen enthalten, bildet sich das schwer lösliche Salz Bariumsulfat (BaSO4), das folglich als feinkristalliner, weißer Niederschlag ausfällt.
SO4^2- (aq) + BaCl2 (aq) ---> BaSO4 (s) + 2 Cl^- (aq)
Der Nachweis von Hydrogencarbonat-Ionen (HCO3^-) ist im Grunde auch einfach, erfordert jedoch ein schnelles, sicheres Handeln. Du füllst in ein Gärröhrchen (wenn du nicht weißt, was das ist, google mal im Netz, denn es ist schwer zu erklären), also, du füllst in ein Gärröhrchen, das auf einen Erlenmeyerkolben oder ein Reagenzglas passt, etwas Calciumhydrtoxid-Lösung ("Kalkwasser"). Dann füllst du etwas von deinem Mineralwasser in einen Erlenmeyerkolben (oder ein Reagenzglas) und kippst etwas Salzsäure dazu. Wenn du das gemacht hast, musst du schnell das Gärröhrchen auf die Öffnung deines Kolbens (Reagenzglases) setzen. Wenn Hydrogencaronat enthalten ist, müsste es nach der Säurezugabe zu einer Gasentwicklung kommen. Das Gas wird durch das Gärröhrchen geleitet und das klare Kalkwasser müsste etwas trübe weiß werden. Dahinter stecken drei chemische Reaktionen:
1) Entwicklung des Gases
Die starke Salzsäure gibt an das Hydrogencarbonat ein Proton (H^+) ab, so dass Kohlensäure entsteht.
HCl (aq) + HCO3^- (aq) ---> H2CO3 (l) + Cl^- (aq)
Die Kohlensäure ist keine stabile Verbindung; sie zerfällt in Wasser und Kohlenstoffdioxid (CO2). Da das CO2 gasförmig ist, entweicht es (Gasentwicklung).
H2CO3 (l) ---> H2O (l) + CO2 (g)
2) Nachweis des CO2-Gases
Wenn CO2 in Kalkwasser geleitet wird, entstehen Carbonationen, die zusammen mit den Calcium-Ionen das schlecht lösliche Calciumcarbonat (Kalk) bilden. Dieses fällt dann als weißer Niederschlag (als Schleier) aus.
CO2 (g) + Ca(OH)2 (l) ---> CaCO3 (s) + H2O (l)
Das Problem dieses Nachweises ist allerdings, dass im Mineralwasser oft ohnenhin Kohlensäure enthalten ist, so dass du natürlich auch CO2 nachweisen kannst (selbst wenn kein Hydrogencarbonat enthalten war). Außerdem ist die Fällungsreaktion manchmal selbst bei bei stillem Wasser mit Hydrogencarbonat-Anteil nicht ganz eindeutig, weil das entstehende Gas nicht in ausreichender Menge entsteht, um das Kalkwasser wirklich zu erreichen bzw. durch das Kalkwasser geleitet werden zu können.
Aber wie dem auch sei, mit den oben beschriebenen Methoden kannst du die einzelnen Bestandteile wie beschrieben chemisch nachweisen.
Als weitere Möglichkeit gibt es da noch das Massenspektrometer. Da gibst du dein Wasser hinein und am Ende erhältst du eine Auswertung, welche Bestandteile in deiner Probe vorhanden waren. Was genau dabei passiert, findest du im Netz erklärt. Aber ich denke mal, dass dir diese Methode nicht viel hilft, weil du nicht an so ein Ding herankommen wirst, oder?
Fazit:
Das Eindampfen zeigt, dass überhaupt Salze in deinem Wasser vorhanden sind. Nachteil: Du weißt nicht welche.
Fällungsreaktionen und Flammenfärbung zeigen dir, welche Ionen enthalten sind. Nachteil: Du musst einige Experimente machen; manche klappen womöglich nicht (gut).
Das Massenspektrometer ist ein Messgerät, dass dir ebenfalls die Zusammensetzung deiner Probe verrät. Nachteil: Es ist schwer, an ein Massenspektrometer heranzukommen.
So, das war's. LG von der Waterkant.
Die Antwort ist zwar schon "etwas" älter, aber war trotzdem genau das, was ich gesucht habe! Danke!
wenn du die gelösten salze, also kationen und anionen im mineralwasser meinst: sichtbarmachung kenne ich nix. gefiltert werden kann so etwas mit ionenfiltern, z.b. aus zeolithen. ist aber nix für den hausgebrauch, da braucht es bärischen druck. holger
Manche haben echt nichts zu tun ... ggg