Kohlenstoffdioxid-Nachweis in Wasser

von Moritz Pemberneck

Thema: Fällungsreaktionen Tags: Nachweis, Kohlenstoffdioxid, Kalkwasser Klassenstufen: 7-8 Versuchsart: SV

Ziel des Versuchs: Nachweis von Kohlenstoffdioxid in Wasser.

Materialien

200 mL Enghals-Erlenmeyerkolben, beheizbarer Magnetrührer, Rührfisch, Spritze, Reagenzglasständer, Reagenzglas, Pipette

Chemikalien

Sprudelwasser, gesättigte und klare Calciumhydroxidlösung, 10% Salzsäure

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS
Calciumhydroxid Pulver H318P280-P305+P351+P338-P309+P310
Salzsäure 1 M H290-H315-H319-H335P261-P305+P351+P338
Calciumchlorid wasserfrei H319--

Durchführung

Es werden 150 mL Sprudelwasser in einen Erlenmeyerkolben gefüllt und dieser mit einem Rührfisch auf einen Magnetrührer gestellt. Die Heiz- und Rührfunktion wird angestellt und die Spritze über die Öffnung gehalten. Sobald eine Gasbildung einsetzt wird die Spritze langsam aufgezogen, sodass nur Gas in die Spritze gelangt. Anschließend wird der Spritzeninhalt in ein Reagenzglas mit Calciumhydroxidlösung langsam eingeleitet. Danach werden einige Tropfen Salzsäure in das Reagenzglas getropft.

Beobachtung

Bei der Erwärmung und während des Rührens tritt eine Gasentwicklung auf. Nach der Einleitung des Gases in das Kalkwasser entsteht ein milchig-trüber Niederschlag. Nach Zugabe der Salzsäure löst sich dieser Niederschlag wieder auf und es findet eine Gasentwicklung statt.

Abb. 1: frische, gesättigte Calciumhydroxidlösung
Abb. 2: Calciumhydroxidlösung nach Einleiten des Spritzeninhalts

Deutung

Durch die Erwärmung und das Rühren des Wassers wird das Kohlenstoffdioxid ausgetrieben. Das Gas reagiert mit Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat und Wasser:

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

Durch Zugabe von Salzsäure wird der Niederschlag aufgelöst und es entsteht Calciumchlorid und Hydrogencarbonat:

CaCO3 (s) + 2 HCl(aq) ⇌ CaCl2 (aq) + HCO3-(aq) + H+(aq)

Das Hydrogencarbonat reagiert anschließend mit einem Proton zu Wasser und Kohlenstoffdioxid, sodass eine Gasentwicklung zu beobachten ist:

HCO3-(aq) + H+(aq) ⇌ H2CO3 (aq) ⇌ CO2 (g) + H2O(l)

Entsorgung

Das Wasser kann in den Ausguss gegeben werden. Die Entsorgung der Lösung des Reagenzglases erfolgt über den anorganischen Abfall mit Schwermetallen unter Beachtung alkalischer pH-Werte.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann als Einführung in verschieden Nachweisreaktionen dienen. Zudem ist dieser Nachweis neben dem Sauerstoff- und Wasserstoffnachweis elementar wichtig, um entstehende Gase nachzuweisen und somit sicher zu gehen, dass es sich tatsächlich um das vermutete Gas handelt. Dieser Versuch kann auch im Rahmen einer kohlensäurehaltigen Mineralwasseranalyse stattfinden, bei der die SuS eigenständig Versuche planen, um einzelne Etikettenangaben zu bestätigen. Bei der Arbeit mit 10%iger Salzsäure sind unbedingt ein Kittel, eine Schutzbrille und Schutzhandschuhe zu tragen. Alternativ kann der Versuch auch mit Cola erfolgen und im dem Zusammenhang ein Zuckernachweis in Cola durchgeführt werden.

Literatur

Maisenbacher, P., http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/chemie/material/lehr/-wasserblaetter/07.pdf, S. 1, (Zuletzt abgerufen am 25.07.2016 um 13:17 Uhr).


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