Zitronensaft und „Rohrfrei“ - Universität Rostock

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Dr. Julia Freienberg Prof. Dr. Alfred Flint Versuch 47: Untersuchung des entstehenden Gases bei der Reaktion einer Calciumtablette mit Wasser Geräte: 50-mL-Reagenzglas, passender durchbohrter Stopfen mit gewinkeltem Glasrohr, Gummischlauch mit Ableitungsglasrohr, Gummischlauch, Glasrohr mit ausgezogener Spitze, Reagenzglas Chemikalien: ½ Calciumtablette, Kalkwasser Durchführung: In dem großen Reagenzglas wird eine halbe Calciumtablette in Leitungswasser vollständig aufgelöst. Das entstehende Gas wird über die Ableitungsvorrichtung in das mit Kalkwasser gefüllte Reagenzglas geleitet. Beobachtung: Beim Lösen der Calciumtablette setzt eine Gasentwicklung ein und es bildet sich eine trübe Lösung. Aus dem Ableitungsrohr treten Gasblasen aus und das Kalkwasser trübt sich. Auswertung: Bei dem gebildeten Gas muss es sich um Kohlenstoffdioxid handeln. Von den Schülerinnen und Schülern kann vermutet werden, dass es sich bei der Trübung der wässrigen Lösung der Calciumtablette um schlecht lösliches, bei der Reaktion nicht verbrauchtes Calciumcarbonat handelt. Um diese Hypothesen zu prüfen, können die Schülerinnen und Schüler vorschlagen, die Lösung mit Salzsäure zu versetzen. Befindet sich in der Tat Calciumcarbonat in der Lösung, müsste eine Gasentwicklung und eine Aufhellung der Lösung zu beobachten sein. Versuch 48: Säurezugabe zur wässrigen Lösung der Calciumtablette Geräte: 250-mL-Erlenmeyerkolben, 100-mL-Messzylinder Chemikalien: 1 Calciumtablette, Salzsäure (c = 1 mol/L) Durchführung: Eine Calciumtablette wird in 100 mL Leitungswasser gelöst und das Ende der Gasentwicklung abgewartet. (Alternativ kann auch die Lösung aus Versuch 47 verwendet werden.) Anschließend fügt man etwa 5 mL Salzsäure hinzu. Beobachtung: Die Trübung der Lösung bleibt auch nach Zugabe der Salzsäure erhalten. Eine Gasentwicklung ist nicht zu beobachten. Auswertung: Calciumcarbonat würde mit der Salzsäure unter Bildung von Kohlenstoffdioxid reagieren. Da dies in diesem Versuch nicht beobachtet werden kann, ist davon auszugehen, dass es sich bei der Trübung nicht um Calciumcarbonat handelt. Die Trübung ist demnach auf weitere Inhaltsstoffe (Stärke) zurückzuführen. Entsprechend der Ergebnisse aus Versuch 48, müssen die in der Tablette enthaltenen Mengen an Calciumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat vollständig mit der ebenfalls enthaltenen Säure reagiert haben. Die Menge des dabei freigesetzten Kohlenstoffdioxids lässt sich mit dem folgenden Versuch ermitteln: Versuch 49: Ermittlung der beim Auflösen der jeweiligen Tablette freigesetzten Menge an Kohlenstoffdioxid Geräte: 250-mL-Erlenmeyerkolben, passender durchbohrter Stopfen mit gewinkeltem Glasrohr, 100-mL-Messzylinder, Kolbenprober, 2 Gummischläuche, passendes T- Stück mit 2 Hähnen, 2 100-mL-Kolbenprober Chemikalien: 1 Calciumtablette 43
0 0 Dr. Julia Freienberg Prof. Dr. Alfred Flint Versuchsaufbau: Dreiwegehahn m L 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 m L 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 Abb. 8 Durchführung: Man füllt den Erlenmeyerkolben mit 100 mL Leitungswasser. Das gewinkelte Glasrohr mit dem Stopfen wird mittels eines Schlauchstückes mit dem T- Stück und den beiden Kolbenprobern verbunden. Anschließend lässt man die Calciumtablette in den Erlenmeyerkolben fallen und verschließt sofort mit dem Stopfen. Das entstehende Gas wird in den Kolbenprobern abwechselnd aufgefangen und diese bei Bedarf rasch wieder entleert. Beobachtung: Die Calciumtablette der Firma „Ja!“ liefert ein Gasvolumen von ca. 225 mL. Auswertung: Für eine exakte Auswertung muss die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser berücksichtigt werden. Bei 20°C lösen sich etwa 90 mL Kohlenstoffdioxid in 100 mL Lösung. Der gemessene Wert muss also um diesen Betrag korrigiert werden. Es ergibt sich daraus ein Kohlenstoffdioxid-Volumen von 315 mL. Berechnung des Gehaltes an Calciumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat einer „Ja!“- Tablette: Laut Packungsinformation enthält eine „Ja!“- Tablette 0,3 g Calcium (Calcium-Ionen). Berechnung der Stoffmenge an Calcium-Ionen: M = Molare Masse von Calcium in g/mol m = Masse der Calcium-Ionen in g n = Stoffmenge an Calcium-Ionen in mol n = m / M 0,3 g · 1 mol n = -------------------- 40 g n = 0,0075 mol Berechnung der Masse an Calciumcarbonat: M = Molare Masse von Calciumcarbonat in g/mol m = Masse an Calciumcarbonat in g n = Stoffmenge an Calcium-Ionen in mol m = n · M m = 0,0075 mol · 100,1 g/mol m = 0,75075 g 44
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