Ziel des Versuchs: Dies ist ein Modellversuch dafür, wie Wasser in Spülmaschinen enthärtet wird. Er erklärt, warum von Zeit zu Zeit Spülmaschinensalz in die Maschine gegeben werden muss.
| Thema: Wasserhärtebestimmung | Tags: Modellversuch, Wasserenthärtung, Ionenaustauscher | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: LV |
Materialien
Kationenaustauscher, 2-3 Dutzend Reagenzgläser, Reagenzglasständer, 2 Bechergläser, Pipette
Chemikalien
Seifenlösung, destilliertes Wasser, konz. Salzsäure, Probe
Durchführung
Zu einem Teil der Probe wird Seifenlösung gegeben. Dieser Teil dient als Referenz für die durch den Ionenaustauscher gelaufenen Teil der Probe.
Der aufgeladene Ionenaustauscher wird im Stativ eingespannt und die Reagenzgläser darunter gestellt. Der Ionenaustauscher wird fast (!!) trockengelegt. 100 mL der Probe werden oben in den Ionenaustauscher gegeben. Nun wird der Hahn unten aufgedreht und nacheinander die Reagenzgläser gefüllt. Von jedem Reagenzglas wird ein Teil in ein anderes Reagenzglas geschüttet. Dieser Teil wird mit einigen Tropfen Seifenlösung versehen, um eventuelle Wasserhärte nachzuweisen. Diese können mit der Referenzprobe verglichen werden. Um Trockenlaufen zu verhindern, muss destilliertes Wasser nachgegossen werden. Der Versuch ist beendet, wenn die ganze Testsubstanz durch den Ionenaustauscher gelaufen ist. Dies ist daran zu erkennen, dass die Seifenlösung keine Wasserhärte mehr nachweist. Bei einmaligem Durchlaufen des Ionentauschers werden die Calcium- und Magnesiumionen vermutlich nicht komplett herausgefiltert.
Nach dem Experiment muss der Ionenaustauscher wieder ‚aufgeladen‘ werden. Dies geschieht dadurch, dass konzentrierte Salzsäure hineingegeben wird; anschließend wieder destilliertes Wasser. Mit einem pH-Teststreifen wird überprüft, wann das heraustropfende Wasser wieder neutral ist.
Beobachtung
Die Referenzprobe weist eine starke Flockung auf. Erst nach dem Zutropfen von viel Seifenlösung kann sich auf der Flüssigkeit ein bleibender Schaum bilden.
In den Reagenzgläsern 2-6 ist bei der Zugabe von Seifenlösung eine Trübung zu beobachten, die jedoch bei weitem nicht so ausgeprägt ist wie die der Referenzprobe. Es tritt keine Flockenbildung auf. Schon nach wenigen Tropfen kann sich auf der Flüssigkeit ein bleibender Schaum bilden. In Reagenzglas 7-12 tritt keine Trübung auf, wenn Seifenlösung dazugegeben wird.
Deutung
Durch den Ionenaustauscher wurden viele der Calcium- und Magnesiumionen aus dem Wasser entfernt. Der Nachweis mit Seifenlösung zeigt bei Vergleich mit der Referenzprobe, dass deutlich weniger Kalkseifenbildner im Wasser sind.
Entsorgung
Abwasser, bzw. Wiederverwendung
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Der Versuch eignet sich nicht als Einführungsversuch. Vielmehr sollte er erst eingesetzt werden, sobald die SuS eine Vorstellung von Wasserhärte, Härtegraden, Kalkseifen und den Ionen haben, die Wasserhärte verursachen. Anstatt die durch den Ionenaustauscher gelaufenen Proben nur qualitativ mit einer Referenzprobe zu vergleichen, können natürlich auch konkret die Wasserhärten gemessen werden, z.B. mit den Merck-Testkits.
Literatur
Stapf, Helmut, Chemische Schulversuche, Teil 2, Volk und Wissen Volkseigener Verlag Berlin, 3. Auflage, 1968, S. 72ff.
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