Wie könnte man anhand eines Versuchs Kalk von Gips Unterscheiden?

8 Antworten

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Moin,

wenn du mit Kalk Calciumcarbonat (CaCO3) und mit Gips Calciumsulfat (CaSO4) meinst, dann gibt es verschiedene Möglichkeiten, beides zu unterscheiden. Vieles wurde schon von anderen hier vorgeschlagen...

1) Der Aushärtungstest in (wenig) Wasser

Weder Calciumcarbonat noch Calciumsulfat lösen sich gut in Wasser. Aber wenn du etwas Wasser zu beiden Salzen gibst, härtet Calciumsulfat nach einiger Zeit aus (Bildung von Calciumsulfatdihydrat, CaSO4 • 2 H2O). Dieser Vorgang setzt Wärme frei, die man fühlen kann (Gefäß erwärmt sich; ein hineingehaltenes Thermometer zeigt eine höhere Temperatur an). Da Calciumcarbonat noch viel schlechter in Wasser gelöst werden kann, passiert hier im Grunde nichts. Das Salz setzt sich hier nach einiger Zeit als Sediment am Grund einfach nur ab.

2) Löslichkeitstest

Wie gesagt lösen sich beide Stoffe nicht gut in Wasser. Dennoch ist die Löslichkeit von Calciumsulfat in abgekochtem Wasser mit circa 2 g pro Liter immer noch deutlich höher als die 14 mg, die sich vom Calciumcarbonat in einem Liter abgekochten Wasser lösen. Daher kannst du einen Liter abgekochtes Wasser nehmen, etwa 1 Gramm deiner Substanzen hineingeben und schauen, ob sich alles löst. Wenn ja, war es Calciumsulfat, wenn nicht, war es Calciumcarbonat.

Übrigens dient das Abkochen des Wassers dazu, vorher gelöstes Kohlenstoffdioxid auszutreiben. In kohlenstoffdioxidhaltigem Wasser löst sich Calciumcarbonat nämlich deutlich besser, weil dann Calciumhydrogencarbonat [Ca(HCO3)2] gebildet wird, was etwa hundertmal besser löslich ist.

3) Zersetzungstest (mit anschließendem Nachweis von SO2 bzw. CO2)

Beide Salze haben keine echte Schmelztemperatur, sondern sie zersetzen sich ab einem bestimmten Temperaturbereich. Dabei zerfällt Calciumsulfat angeblich schon bei etwa 700°C (GESTIS-Stoffdatenbank) zu Calciumoxid (CaO), Schwefeldioxid und Sauerstoff.

2 CaSO4 (s) ---(700°C)--> 2 CaO (s) + 2 SO2 (g) + O2 (g)

Calciumcarbonat zersetzt sich erst ab einer Temperatur von 800 bis 900°C (GESTIS-Stoffdatenbank), wobei Calciumoxid und Kohlenstoffdioxid entstehen.

CaCO3 (s) ---(900°C)--> CaO (s) + CO2 (g)

Wenn du keine Möglichkeit hast, so hohe Temperaturen genau einzustellen oder die hier angegebenen Temperaturen für falsch hältst (es gibt im Netz auch andere Angaben, etwa 1200° für CaSO4 und 900 bis 1300°C für CaCO3), dann kannst du die Zersetzungen auch durchführen und die anfallenden Zersetzungsprodukte chemisch untersuchen. So kann man Schwefeldioxid relativ einfach mit Iodpapier (Iod-Kaliumiodid-getränktes Papier) nachweisen: Die Entfärbung des Papiers zeigt SO2 an.

Kohlenstoffdioxid weist du mit Hilfe von "Kalkwasser" (CaO in H2O) nach. Wenn Kohlenstoffdioxid durch Kalkwasser geleitet wird, entsteht ein weißer Niederschlag von Calciumcarbonat (das ist quasi die Umkehrreaktion zur Zersetzung).

4) Chemische Tests (Fällungsreaktionstests)

Obwohl beide Salze schlecht wasserlöslich sind, kannst du kleine Mengen doch lösen. Im Falle des Calciumsulfats kannst du die gelösten Sulfat-Ionen im Grunde vollständig ausfällen, indem du Bariumchloridlösung dazu gibst. Bariumsulfat ist nämlich gar nicht wasserlöslich. Die Vorgehensweise wäre dann: Gib etwas Calciumsulfat in viel Wasser, filtere nach einiger Zeit die Suspension, gib etwas Salzsäure zu dem Filtrat und anschließend die klare Bariumchloridlösung. Wenn dann ein weißer Niederschlag zu sehen ist (eventuell als weiße Schleiertrübung), dann handelt es sich um Bariumsulfat.

CaSO4 (aq) - BaCl2 (aq) ---> BaSO4 (s) + CaCl2 (aq)

Das Ansäuern mit Salzsäure dient der Zerstörung etwa enthaltener Carbonat-Ionen. Die werden nämlich zu Kohlensäure (H2CO3) protoniert. Aber Kohlensäure ist nicht stabil und zerfällt in Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Du kannst auch Salzsäure direkt auf die beiden Salze geben. Im Falle des Calciumsulfats passiert dabei nichts. Aber der Calciumcarbonat schäumt auf (Gasentwicklung!). Das kommt daher, dass die Carbonat-Ionen von der Säure protoniert werden. Dabei entsteht zunächst einmal Kohlensäure:

CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) ---> CaCl2 (aq) + H2CO3 (aq)

Aber wie ich oben schon schrieb, ist Kohlensäure nicht stabil (wie alle Verbindungen, bei denen zwei Hydroxygruppen an einem Kohlenstoffatom gebunden sind - Erlenmeyerregel). Die Kohlensäure zerfällt in gasförmiges Kohlenstoffdioxid und Wasser.

H2CO3 (aq) ---> CO2 (g) + H2O (l)

Da beide Reaktionen unmittelbar hintereinander ablaufen, kannst du sie zu folgender Reaktionsgleichung zusammenfassen:

CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) ---> CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

Wenn du das Ganze im Reagenzglas machst und ein Gärröhrchen oben aufsetzt, in dem sich "Kalkwasser" befindet, so kannst du auch wieder nachweisen, dass es sich bei dem aufsteigenden Gas um Kohlenstoffdioxid handelt, weil sich das Kalkwasser durch das entstehende Calciumcarbonat trübt:

Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) ---> CaCO3 (s) + H2O (l)

So, ich denke das sollte an Unterscheidungsmöglichkeiten reichen. LG von der Waterkant.

Was für Kalk von welchem Gips? Es gibt Kalk, der mit Säure kein Kohlendioxid entwickelt und es gibt Gips, welcher mit Wasser nicht fest wird. Am einfachsten dürfte seiin: Den Stoff mit Wasser schütteln, filtrieren und Bariumchloridlösung zugeben. Wenn es eine Fällung gibt dann ist es Gips.

... und vor dem Fällen ansäuern - sonst könnte der Niederschlag auch Bariumcarbonat sein.

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@prohaska2

Dein Hinweis ist für den allgemeinen Sulfatnachweis mit Bariumchlorid völlig berechtigt. Hier aber liegt entweder eine Lösung von Calciumcarbonat (Löslichkeitsprodukt 4,5 * 10⁻⁹ mol²/l²) oder von Calciumsulfatl (6,3 * 10⁻⁵ mol²/l²) vor. Die Menge ausfallenden Bariumcarbonats (1,6 * 10⁻⁹ mol²/l²) läßt sich sehr gut von der ausfallenden Menge Bariumsulfat (1,5 * 10⁻⁹ mol²/l²) unterscheiden, so daß in diesem Spezialfall auf das Ansäuern verzichtet werden kann.

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