Mckayla
THEMA: Löslichkeit
Demo-033
Kalkwasser/Kohlendioxid-Reaktionen
Die Zugabe von Kohlendioxidgas zu Kalkwasser, Ca(OH)2(aq), führt zunächst zur Ausfällung von CaCO3. Zusätzliches CO2 löst jedoch den Niederschlag wieder auf. Die Reaktion kann umgekehrt werden, um erneut den CaCO3-Niederschlag zu ergeben, entweder durch Kochen der Lösung oder Durchblasen von Luft.
MATERIALIEN
¼# Trockeneis
Gesättigte Ca(OH)2-Lösung
Hoher, schmaler Behälter (wie ein 5-Liter- Meßzylinder, ggf. ohne Markierung
)
Kohlendioxid-Generator (500-ml-Kolben mit Stopfen und Glasröhrchen verbunden mit 3 Fuß Gummischlauch, der in 1 . endet ft Glasrohr.
Bunsenbrenner (oder eine rührende Heizplatte, wenn genügend Zeit vorhanden ist)
zwei Reagenzgläser in Demogröße (auch bekannt als "Texas-Größe")
8 Fuß Gummischlauch zum Anschluss an die Druckluftleitung
PRÄSENTATION
Geben Sie zu gleichen Teilen Kalkwasser und destilliertes Wasser in den hohen Behälter. Fügen Sie dem Gasgenerator Wasser und etwa eine Unze Trockeneis hinzu. Blasen Sie CO2 durch die Kalkwasserlösung, bis sich der Niederschlag gut gebildet hat (20-30 Sekunden), entfernen Sie dann das Röhrchen und besprechen Sie den Niederschlag. Weiter CO2 durch die Lösung perlen lassen, bis der Niederschlag gerade verschwindet. Füllen Sie das Reagenzglas zu etwa 1/5 mit der Lösung (oder wenn Sie eine Heizplatte verwenden, füllen Sie den Becher zu etwa 1/3 und beginnen Sie mit dem Rühren auf der Heizplatte). Beginnen Sie, Luft durch den Rest der Lösung zu sprudeln, indem Sie den Schlauch und das Glasrohr des Generators verwenden. Diskutieren Sie die Bedeutung der Wiederauflösung und wie die Reaktion rückgängig gemacht werden kann. Kochen Sie die Lösung einige Minuten mit dem Bunsenbrenner. Der Niederschlag mit erscheint fast sofort wieder,es dauert jedoch etwa 10-20 Minuten, bis die Lösung, durch die Luft geperlt wird, trüb wird.
DISKUSSION
Wenn Kohlendioxid sich in Wasser löst, entsteht Kohlensäure. Kalkwasser neutralisiert die Kohlensäure und es bilden sich Carbonationen. Calciumcarbonat ist unlöslich
CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)
H2CO3(aq) + 2OH-(aq) CO32-(aq) + 4H2O(l)
Ca2+(aq) + CO32- CaCO3(s)
und fällt aus . Wenn noch mehr CO2 in die Lösung gesprudelt wird, wird das gesamte OH- verbraucht und die Lösung wird sauer. Carbonat-Ionen werden in Bicarbonat umgewandelt, das einen sehr
hohen CaCO3(s) + H2CO3(aq) Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) hat.
lösliches Calciumsalz. In der Natur ist Calcium ein sehr häufiges Ion in magmatischen Gesteinen. Wenn diese Gesteine verwittern und das Kalzium in Lösung geht, scheidet CO2 in der Atmosphäre einen Teil davon als CaCO3 aus. Dieses Material, das in massiven Sedimentablagerungen gefunden wird, wird als Kalkstein bezeichnet. Risse in Kalksteinablagerungen lassen Wasser (mit mehr CO2) durchsickern, einen Teil des Materials auflösen und Kalksteinhöhlen bilden. Die erneute Ausfällung des CaCO3 führt zur Bildung von Stalaktiten und Stalagmiten. Leitungswasser, das „hart“ ist, weil es aus Brunnen kommt und seit langem mit Kalkstein in Kontakt steht, enthält relativ große Mengen an Calcium- und Bikarbonat-Ionen. Wenn dieses Wasser in Kaffeekannen oder Wasserkochern erhitzt und abgekühlt wird, bilden sich kalkhaltige Ablagerungen, die als "Kesselstein" bezeichnet werden.
GEFAHREN
Keiner. Ca(OH)2 ist zwar eine starke Base, aber so unlöslich, dass eine gesättigte Lösung davon nicht einmal den für basische Substanzen typischen bitteren Geschmack ergibt.
HINWEISE Die
Anweisungen für diese Demonstration erfordern
normalerweise unverdünntes Kalkwasser. Die Verwendung dieser Lösung verursacht jedoch eine unangenehme Verzögerung der Wiederauflösung des Calciumcarbonats.