Zitronensaft und „Rohrfrei“ - Universität Rostock

Dr. Julia Freienberg
Prof. Dr. Alfred Flint
Den Schülerinnen und Schülern ist bereits bekannt, dass Natriumhydrogencarbonat beim
Erhitzen in Kohlenstoffdioxid und Natriumcarbonat zerfällt. Deshalb können sie vermuten,
dass das klare Filtrat Calciumhydrogencarbonat enthalten hat.
Reaktionsgleichungen in Formelschreibweise:
2 CO 2 + 4 H 2 O 2 H 3 O + + 2 HCO 3
-
CaCO 3 + 2 H 3 O + + 2 HCO 3
-
Ca 2+ + 2 HCO 3
-
+ CO 2 + 3 H 2 O
Kohlenstoffdioxid bildet in Wasser eine saure Lösung, die den Kalk angreift. Dabei entstehen
Kohlenstoffdioxid, Wasser und gut lösliches Calciumhydrogencarbonat.
Durch Herauskürzen der Teilchen, die auf beiden Seiten der Reaktionsgleichungen auftauchen,
erhält man folgende Gesamtgleichung:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2
Calciumhydrogencarbonat zerfällt beim Erwärmen unter Bildung von Calciumcarbonat, Kohlenstoffdioxid
und Wasser.
Ca(HCO 3 ) 2
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Die Reaktion des Auflösens von Kalk durch kohlensaure Lösung wurde also durch das Erwärmen
wieder umgekehrt. Das Gleiche geschieht auch, wenn man das Wasser ohne Erhitzen
langsam verdunsten lässt (Begleitversuch möglich).
Bedeutung dieser Umkehrreaktion in der Natur:
Der Saure Regen ist zwar ein aktuelles Umweltproblem, Kohlenstoffdioxid war jedoch auch
schon früher ein Bestandteil der Luft, die anderen heutigen Luftschadstoffe waren damals
jedoch in geringeren Anteilen vorhanden. Schon seit Millionen von Jahren löst sich das Kohlenstoffdioxid
aus der Luft im Regenwasser. Dieses greift den Kalkstein an, der in der Natur
in großen Mengen in Erdboden und Gebirgen vorkommt. Gleichzeitig bildet sich Kalk auch
wieder zurück, z.B. in Tropfsteinhöhlen.
Durch kohlensaures Regenwasser wird Kalk aus kalkhaltigen Böden und Gesteinen herausgelöst,
daher enthält das versickernde Regenwasser große Mengen an Calciumhydrogencarbonat.
Es wandert durch den Erdboden in tiefer liegende Erdschichten. Zum Teil gelangte
es in unterirdische Höhlen, wo es von den Decken heruntertropft. Im Inneren der Höhle verdunstet
das Wasser, und es entsteht Calciumcarbonat, welches sich an der Decke und auf
dem Boden der Höhle absetzt.
Dabei bilden sich Kalkablagerungen in Form von Zapfen (Stalaktiten) und Säulen (Stalagmiten),
die man in so genannten Tropfsteinhöhlen findet.
Ergänzend kann erwähnt werden, dass das meiste in Wasser gelöste Calciumhydrogencarbonat
jedoch ins Grundwasser und durch die Quellen in Flüsse und Meere gelangt. Dort
verwenden Korallen, Muscheln und Schnecken das Calciumhydrogencarbonat, um daraus
wieder Kalk für ihre Gehäuse herzustellen. Im Laufe der Zeit setzt sich eine Schicht aus
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