Wie reagiert CaCO3 + H2O + CO2 --> Ca2+ + 2HCO3- jetzt genau?
Hallo, es handelt sich hier um das berühmte Tropfsteinhöhlen-Beispiel in der Chemie! Jetzt frage ich mich, welche Schritte werden gemacht, um zu den beiden Produkten Ca2+ und 2HCO3- zu führen? Ich gehe davon aus, dass sich Ca2+ ablöst, sich zu dem CO3 des CaCO3 ein H(+?) des H2O dazu tut und sich OH- und CO2 verbinden. Ist das richtig so und handelt es sich dabei um eine Säure-Base-Reaktion? Und laufen diese Reaktionen immer so ab? Und: Warum geht das Ca2+ in Lösung und bleibt nicht dran? Und wer zieht es ab? Gibt es da eine Regel (ist es womögl. die höhere Elektronegativität des H+, aber dem Ca fehlen doch 2 Elektronen)?
Vielen Dank für eine Antwort! Schöne Grüße!
3 Antworten
Kohlenstoffdioxid löst sich in Wasser, wird dabei teilweise zu Kohlensäure:
CO₂ + 2 H₂O ---> HCO₃⁻ + H₃O⁺
Das kohlensäurehaltige Regenwasser ist in der Lage Calciumcarbonat (Kalk) zu lösen (Säure-Base-Reaktion):
CaCO₃ + HCO₃⁻ + H₃O⁺ ---> Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃⁻(aq) + H₂O
Dieses Wasser, welches gesättigt mit Calciumhydrogencarbonat ist, rinnt nun durch das Gestein und tropft womöglich irgendwo in einer Höhle von der Decke. Das Wasser des Tropfens verdunstet, CO₂ entweicht und Kalk bleibt somit zurück, welcher den Stein bildet:
Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃⁻(aq) ---> CaCO₃ + CO₂ + H₂O
Diese Reaktion stellt gewissermaßen die Rückreaktion der vorherigen Prozesse dar. Eigentlich müsste ich diese noch in mehrere Gleichgewichtsreaktionen zerlegen. Ich habe das aber gelassen, da es wahrscheinlich nicht zum Verständnis beiträgt, sondern nur für Verwirrung sorgt.
Das ganze funktioniert, weil Calciumhydrogencarbonat im Gegenzug zu Calciumcarbonat deutlich besser in Wasser löslich ist.
Deine anderen Fragen habe ich nicht wirklich verstanden.
Man kann das als Summenformeln oder in der Ionenschreibweise darstellen.
Die Schreibweisen zu vermischen, macht ein Verständnis nicht gerade leichter.
Mit Sicherheit besteht jedenfalls Calciumcarbonat auch aus Ionen, nur bilden sie untereinander ein Gitter, ein Ionengitter, auch Salz genannt.
Und schwirren nicht frei (und getrennt vom Gegenion) im Wasser rum.
Jedenfalls nur sehr wenige, denn Calciumcarbonat ist schwerlöslich, nicht unlöslich, in Wasser.
Es ist jedenfalls (bis auf das Gleichgewicht Kohlensäure <--> Kohlendioxid + Wasser) eine Säure-Basen-Reaktion.
OK, für die Klug..., auch eine Frage der Löslichkeit.
Wenn die Carbonat-Ionen durch Säure zu Hydrogencarbinat-Ionen protoniert werden, können sie halt kein Carbonat bilden, weil sie nicht (mehr) da sind.
So einfach ist das.
Es geht um Ionen, und solche, die es werden können, Kohlensäure z.B.
Ah okay, ich glaube, ich habe die Antwort gefunden. H2O und CO2 reagieren zu Kohlensäure (--> H2CO3-) und werden dann irgendwie zu Ca(HCO3-)2, indem wahrscheinlich ein H+ von der Kohlensäure weggeht und dieses sich mit dem CO vom CaCO3 verbindet... oO
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/loeslichkeitsprodukt/loeslichkeitsprodukt.htm