Wenn Du atmest, nimmst Du Sauerstoff aus der Luft zu Dir. Dieser wird in Deinem Körper für verschiedene Funktionen gebraucht und dabei in Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Das gebildete Kohlenstoffdioxid atmest Du dann wieder aus. Wie Du diese chemische Verbindung mithilfe der Kalkwasserprobe nachweisen kann, lernst Du in diesem StudySmarter Original.
Kalkwasserprobe Anleitung
Die Kalkwasserprobe ist eine Nachweisreaktion in der Chemie. Mit ihrer Hilfe kannst Du das Vorhandensein von Kohlenstoffdioxid (\(CO_2\)) nachweisen. Das macht die Kalkwasserprobe zu einem qualitativen Analyseverfahren.
Qualitative Analyseverfahren weisen das Vorhandensein einer bestimmten Eigenschaft oder Substanz nach. Wenn Du also eine Probe hast und nicht genau weißt, was darin enthalten ist, kannst Du mithilfe qualitativer Analysen nach und nach die Zusammensetzung bestimmen.
Häufig wird die Kalkwasserprobe nach dem Verbrennen von organischen Stoffen genutzt. Da organische Stoffe zu einem großen Teil aus Kohlenstoff bestehen, entsteht bei ihrer Verbrennung zusammen mit dem Sauerstoff aus der Luft \((CO_2)\).
Kalkwasserprobe Durchführung
Du benötigst für diesen Versuch nur ein Gefäß, Wasser, Calciumoxid \((CaO)\), einen Strohhalm und die gasförmige Probe, die Du auf \((CO_2)\) testen willst. Zunächst löst Du das Calciumoxid im Wasser, wobei eine Calciumhydroxidlösung entsteht, die auch Kalkwasser genannt wird. Noch ist die Lösung klar.
Die Kalkwasserlösung darfst Du aber nicht zu lange in einem offenen Gefäß stehen lassen, da sonst das Kohlenstoffdioxid aus der Luft bereits für eine Trübung sorgt. Damit wäre Dein Kalkwasser unbrauchbar für den Versuch.
Dann nimmst Du Dir einen Strohhalm und führst ihn in die Lösung ein. Pustest Du jetzt lang genug durch den Strohhalm aus, setzt eine Trübung ein und die Lösung ist nicht mehr transparent. Der Nachweis für Kohlenstoffdioxid ist positiv. Wenn kein Kohlenstoffdioxid in Deiner Probe enthalten ist, bleibt die Lösung klar. In diesem Fall ist der Nachweis negativ. Auch wenn zu lange Kohlendioxidgas durch das Gemisch geleitet wird, verschwindet die Trübung. Eine Erläuterung dazu findest Du im Abschnitt Kalkwasserprobe Reaktionsgleichung.
Kalkwasserprobe Versuchsaufbau
Bei der Kalkwasserprobe wird die gasförmige Probe durch ein Rohr in die Calciumhydroxidlösung eingeleitet. Anschließend beobachtest Du, ob sich die Lösung trübt oder klar bleibt. Aus diesem Grund sollte Dein Reaktionsgefäß möglichst klar sein.
Bei diesem Versuch besteht Verätzungsgefahr. Wenn Du diesen Nachweis durchführen willst, achte bitte darauf, dass Du immer unter Aufsicht in einem Abzug experimentierst und Schutzkleidung trägst.
Kalkwasserprobe Reaktionsgleichung
Beim Lösen von Calciumoxid in Wasser entsteht zunächst das sogenannte Kalkwasser \(Ca(OH)_{2}\).
$$CaO_{(s)} + H_{2}O_{(l)} \rightarrow Ca(OH)_{2\space (aq)}$$
Wird dann Kohlendioxidgas durch das Kalkwasser geleitet, reagiert das \(CO_{2}\) mit dem Kalkwasser und es fällt das schwer lösliche Calciumcarbonat \((CaCO_3)\) aus. Dieses sorgt für die Trübung des Gemischs. Als Nebenprodukt entsteht noch Wasser.
$$Ca(OH)_{2\space (aq)} + CO_{2\space (g)} \rightarrow CaCO_{3\space (s)} + H_{2}O$$
Wird zu lange Kohlenstoffdioxid durch das Gemisch geleitet, dann reagiert das Calciumcarbonat weiter nach folgender Reaktionsgleichung:
$$CaCO_{3\space(s)} + CO_{2\space(g)} + H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2\:HCO{3}^-$$
Die nach unten gestellten Buchstaben in den Klammern stehen für den Aggregatzustand der chemischen Verbindung. (s) steht dabei für solid (fest), (g) für gas (gasförmig), (l) für liquid (flüssig) und (aq) für aqueous (in Wasser gelöst, leitet sich von dem lateinischen Wort für Wasser Aqua ab).
Kalkwasserprobe Alternative: Barytwasser
Ein weiterer Weg, um Kohlenstoffdioxid nachzuweisen, ist die Barytwasserprobe. Hierbei wird Bariumhydroxid in Wasser gelöst. Der Nachweis von Kohlenstoffdioxid mit Barytwasser ist noch empfindlicher als die Kalkwasserprobe, also kann das Ergebnis noch schneller und eindeutiger bestimmt werden. Der Grund für die hohe Empfindlichkeit dieses Nachweises ist, dass Kohlenstoffdioxid als einziges Molekül Bariumcarbonat erzeugt.
Zunächst muss die Suspension von Bariumhydroxid in Wasser filtriert werden, was eine klare Lösung hinterlässt. Anschließend leitest Du wie bei der Kalkwasserprobe das Gas in das Gefäß ein. Rasch bildet sich dann ein Niederschlag, bei dem es sich um das schwer lösliche Bariumcarbonat \((BaCO_3)\) handelt:
$$Ba(OH)_2(aq) + CO_2(g) \rightarrow BaCO_3 + H_{2}O$$
Kalkwasserprobe – Das Wichtigste
- Kalkwasserprobe Anleitung: Die Kalkwasserprobe ist eine qualitative Nachweismethode für Kohlenstoffdioxid.
- Kalkwasserprobe Durchführung: Durch eine Lösung von Calciumhydroxid muss Kohlendioxidgas geleitet werden, woraufhin Calciumcarbonat ausfällt und die Lösung trübt.
- Kalkwasserprobe Reaktionsgleichung: Wird Kohlendioxidgas durch das Kalkwasser geleitet, reagiert das \(CO_{2}\) mit der Calciumhydroxidlösung und es fällt schwer lösliches Calciumcarbonat \((CaCO_3)\) aus. Auf diese Weise entsteht eine Trübung des Gemischs. Wird das Kohlendioxidgas zu lange in das Kalkwasser eingeleitet, verschwindet die Trübung wieder, weil das Calciumcarbonat weiterreagiert.
- Die Barytwasserprobe mit Bariumhydroxid ist eine noch empfindlichere Nachweisreaktion für Kohlendioxid.
Nachweise
- E. Schweda. (2012). Jander/Blasius: Anorganische Chemie I - Einführung & Qualitative Analyse, 17. Auflage. Hirzel.
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