Experimente:
Versuch: Löslichkeit von Calciumhydroxid

Calciumhydroxid Ca(OH)₂ ist ein weißes Pulver. Es löst sich kaum in Wasser, sondern bildet eine Aufschlämmung (Suspension). Das kennen wir von der Herstellung von Kalkmörtel. Eine Aufschlämmung ist eine gesättigte Lösung. Dass sich überhaupt etwas löst, erkennt man an folgendem: Die Aufschlämmung reagiert stark alkalisch (-> Versuch).

Zum Herstellen von Calciumhydroxid geht man zweckmäßigerweise von Calciumoxid CaO (gebrannter Kalk) aus. Zunächst bildet CaO mit Wasser in exothermer Reaktion Calciumhydroxid ("Kalklöschen").

CaO + H₂O ———> Ca(OH)₂ + Energie

Das Hydroxid löst sich in Wasser. Anders als bei einer gelösten schwachen Säure (wie Citronensäure, Essigsäure...) ist die gelöste Base Calciumhydroxid vollständig dissoziiert. Sie ist also eine starke Base.

Aus dem pH-Wert der Aufschlämmung können wir deshalb leicht die Konzentration der OH^- -Ionen berechnen und damit das Löslichkeitsprodukt ermitteln.

Ermittlung des Löslichkeitsprodukts
Das Löslichkeitsprodukt ist

(1)    L = [Ca²⁺] · [OH^-]²

Die Konzentration der Ca²⁺-Ionen ist gleich 1/2 [OH^-]. Damit wird

(2)    L = 1/2 · [OH^-]³

Die Konzentration der OH^--Ionen berechnen wir aus dem pH-Wert. Es gilt gemäß dem Ionenprodukt des Wassers

(3)    pH + pOH = 14    oder    pOH = 14 - pH

Der pOH-Wert steht mit der OH^--Konzentration in folgender Beziehung

(4)    [OH-] = 10 ^{- pOH} = 10 ^{(pH - 14)}

Das Löslichkeitsprodukt ist somit

(5)    L = 1/2 · 10 ^{3 (pH - 14)}

Mit dem von uns im Versuch bei 25 °C gemessenen pH-Wert 12,75 erhalten wir als Löslichkeitsprodukt für Calciumhydroxid

(6)    L = 0,5 · 10^-3,75 = 5 · 10^-4,75

Aus dem Löslichkeitsprodukt berechnen wir, wie viel Calciumhydroxid sich in einem Liter Wasser löst

Mit [OH^-] = 2 · [Ca²⁺] folgt aus Gleichung (1)

Daraus folgt für die Konzentration der Calcium-Ionen in der gesättigten Lösung

(8)    [Ca²⁺] = 0,0281 mol/l

Die Stoffportion b von Calciumhydroxid in einem Liter Lösung ist dann mit M_Ca(OH)2 = 74,08 g/mol

(9)    b_Ca(OH)2 = [Ca²⁺] · M_Ca(OH)2 = 2,1 g/l

(Der Literaturwert ist 1,26 g/Liter (allerdings ohne Temperaturangabe).)

Zum Schluß: Wie gefährlich ist eigentlich Kalkwasser?
Die Lösung heißt "Kalkwasser" und dient in der Schulchemie im allgemeinen zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid - und das schon im Anfangsunterricht! Schüler müssen dazu mit einem Trinkhalm in eine Kalkwasserlösung pusten. Diese Lösung vermag durchaus Schleimhäute und vor allem die Hornhaut der Augen zu verätzen. Wir führen sie deshalb in unseren Webseiten als Stoff mit dem Gefahrensymbol C (stark ätzend).

In den Tabellen liest man zwar, dass sich "nur" 1,26 g Ca(OH)₂ in einem Liter Wasser lösen. Obwohl das wenig zu sein scheint, muss man folgendes bedenken: Was gelöst ist, ist vollständig dissoziiert. Calciumhydroxid zählt deshalb zu den starken Basen, die eine stark alkalische Lösung bilden.
Dennoch wird diese Substanz in den für die Schulen gültigen Vorschriften als "irritierend", also nur als Xi-Stoff, geführt. Grund: Die Konzentration an OH^--Ionen liege unter... und sei damit für einen C-Stoff entsprechend der Gefahrstoffverordnung zu gering (!). Darauf weisen mich Sicherheitsspezialisten tatsächlich immer wieder hin und fordern mich außerdem auf, statt C das Symbol Xi zu verwenden. Als wenn wir uns hier einer Industrienorm unterwerfen müssten! Sicherheit im Chemieunterricht ist für mich in erster Linie nicht eine Frage der Vorschriften, sondern der Vermeidung möglicher Gefahren für Schüler und Lehrer... Man sollte sich also nicht immer verbeugen vor dem berühmt-berüchtigten Geßlerhut, vor von Schreibtischtätern verfassten Vorschriften...

Denken Sie stets daran: Schon stark verdünnte alkalische Lösungen können (anders als konzentriertere Säurelösungen) überaus ätzend wirken. Das gilt übrigens auch für Lösungen der "schwachen" Base Ammoniak.

Aus diesem Grunde hat ein Versuch wie der Nachweis von Kohlenhydraten mit Hilfe der Fehlingschen Lösungen oder mit Haines Reagenz im Grundschul- oder Anfangsunterricht nichts zu suchen. (Als Ersatzstoff bietet sich das kaum irritierende, auf der Alkalinität von Sodalösungen beruhende Benedict-Reagenz an.)

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