Was lässt sich beobachten, wenn Sodalösung mit Kalkwasser versetzt wird?

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verreisterNutzer
14.07.2020, 19:10

Geräte: 3 Bechergläser, Spatel, Tropfpipette, Glasstab Chemikalien: Calciumcarbonat, Zitronensäure, verd. Salzsäure, Wasser, Natriumcarbonat Durchführung: Man stellt zunächst eine Mischung von Calciumcarbonat-Pulver mit Wasser her und verteilt diese auf zwei Bechergläser. Das eine versetzt man tropfenweise mit verdünnter Salzsäure, bis keine Blasen mehr entstehen. In das andere Becherglas gibt man so lange feste Zitronensäure und rührt um, bis ebenfalls keine Blasen mehr zu erkennen sind. In beide Bechergläser gibt man anschließend eine halbe Spatelspitze festes Natriumcarbonat und beobachtet. Beobachtung: Sobald man das Calciumcarbonat in Wasser gibt, entsteht eine milchige Suspension. Wenn die Salzsäure hinzugegeben wird, entstehen Gasblasen und die Trübung wird klar. Nach Zugabe von Natriumcarbonat („Soda“) bildet sich sofort wieder ein flockig weißer Niederschlag. Gibt man Zitronensäure in das zweite Becherglas, muss man erst rühren, damit Gasblasen sichtbar werden. Die trübe Suspension wird dann ebenfalls klar. Nach Zugabe von festem Natriumcarbonat bleibt die Lösung aber im Gegensatz zum ersten Becherglas klar. Nebenversuch: Festes Natriumcarbonat (Na2 CO3 ) wird in einem Becherglas mit Wasser gelöst. Es entsteht eine klare Lösung. Auswertung: Calciumcarbonat („Kalk“) ist ein schwer lösliches Salz. Alle Carbonat der Erdalkalimetalle sind schwer löslich. Die Carbonate der Alkalimetalle sind dagegen leicht löslich. Dies erkennt man an dem Zusatzversuch: Natriumcarbonat (Na2 CO3 ) löst sich in Wasser. Genau umgekehrt verhält es sich mit den Hydrogencarbonaten. Die Hydrogencarbonate der Erdalkalimetalle, z.B. Ca (HCO3 )2 , sind gut, die der Alkalimetalle, z.B. Na HCO3 , schlecht löslich. Im Hauptversuch kann man erkennen, dass Kalk von allen Säuren aufgelöst wird. Das entstandene Gas, das höchst wahrscheinlich Kohlenstoffdioxid (CO2) ist, weist darauf hin, dass die Reaktion über Kohlensäure verläuft. Das Anion Carbonat wird mit Hilfe von zwei Protonen der zugegebenen Säure zu Kohlensäure umgewandelt: 1 CO3 2- (s) + 2 H3O 1+ (aq) → 1 H2CO3 (aq) + 2 H2O (l) In dem Reaktionsschema stehen die Oxonium-Ionen stellvertretend für die Säure, da alle Säuren in Wasser zunächst Oxonium-Ionen bilden. Die Kohlensäure zerfällt dann zu Wasser und gasförmigem Kohlenstoffdioxid: 1 H2CO3 (aq) → 1 CO2 (g) + 1 H2O (l) Das entstehende Gas müsste also Kohlenstoffdioxid sein. Dieses Gas könnte man mit der „Kalkwasser-Probe“ überprüfen, um die Vermutung zu bestätigen. Verwendet man nicht ganz so viel Säure im Überschuss wie in diesem Fall, wandelt sich das Carbonat nur in Hydrogencarbonat um, das dann mit dem verbliebenen Calcium viel besser löslich ist (s.o.). Daher sieht man beim Putzen im Haushalt mit säurehaltigen Reinigungsmitteln auch keine Gasentwicklung: 1 CO3 2- (s) + 1 H3O 1+ (aq) → 1 HCO3 1- (aq) + 1 H2O (l) Bis hierher wirken beide Säuren gleich. Die Zugabe von weiterem Carbonat in Form von eigentlich gut löslichem Natriumcarbonat bewirkt aber bei der Salzsäure einen erneuten Niederschlag, bei der Zitronensäure aber nicht. Der Unterschied entsteht also offenbar durch den Rest der Säure.