Versuch: Nachweis des in Beton gebundenen Wassers
Schülerversuch; 15 min.
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.
Geräte
Plastikfolie, Einwegbecher, Holzstab, Reibschale mit Pistill,
schwerschmelzbares Reagenzglas, Reagenzglas, einfach durchbohrter Stopfen,
gewinkeltes Glasrohr, Eisbad, Stativmaterial, 2 Bunsenbrenner.
Chemikalien
Zement (C), Sand, Wasser, Cobalt(II)-chlorid-Papier (T).
Durchführung
Einige Tage vor dem Versuch wird ein Gemisch aus 1 Teil
Zement und 3 Teilen Sand mit Wasser angerührt. Dieser
Zementbrei wird vor dem Abbinden mit einem Holzstab auf einer
Plastikfolie dünn ausgestrichen und einige Tage getrocknet.
Die dabei erhaltene dünne Betonscheibe wird in der Reibschale
zu einem Pulver zerrieben. Mit diesem Pulver füllt man bis zu einem
Drittel ein schwerschmelzbares Reagenzglas. Es wird mit einem einfach
durchbohrten Stopfen verschlossen, in dessen Bohrung ein gewinkeltes
Glasrohr steckt, dessen anderes Ende in ein Reagenzglas zeigt, welches durch ein Eisbad gekühlt wird.
Die Apparatur befestigt man im Stativ und erhitzt
das Betonpulver mit 2 Bunsenbrennern zunächst vorsichtig, dann stark
mit rauschender Flamme.
Beobachtung
Nach einiger Zeit können kleine Flüssigkeitströpfchen
im gekühlten Reagenzglas beobachtet werden, die ein blaues
Cobalt(II)-chlorid-Papier rosa färben, und so als Wasser
nachgewiesen werden.
Auswertung
Zement besteht vorwiegend aus Tricalcium-Silicat
(3 CaO Ÿ
SiO2), welches unter Wasseraufnahme
beim Abbinden zu Monocalcium-Silicat (CaO Ÿ SiO2) und
Calciumhydroxid reagiert. Gleichzeitig werden in die Kristallstruktur
des Monocalcium-Silicats Wassermoleküle eingebaut. Mit dem
Kohlenstoffdioxid der Luft reagiert dann das Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat,
dessen Kristalle sich ebenfalls in die Silicatstruktur einfügen:
3 CaO Ÿ SiO2 + 3 H2O à CaO Ÿ SiO2 Ÿ H2O + 2 Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 à H2O + CaCO3
Das so genannte Kristallwasser des Monocalcium-Silicats kann durch Erhitzen aus dem Beton ausgetrieben werden.
Cobaltchloridpapier enthält blaues Cobalt(II)-tetrachlorocobaltat(II), welches mit Wasser den rosafarbenen Hexaquocobalt(II)-chlorid-Komplex bildet:
Co[CoCl4] + 12 H2O à 2 [Co(H2O)6]Cl2
Literatur
F. Kober, Struktur der Silicate, Der Chemieunterricht, 3/5 (1984), 4-28.
H. Keune, W. Filbry, Chemische Schulexperimente, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt a. M. 1978, 396.