Experimente:
Versuch: Nachweis von Oxalsäure als Calciumoxalat
Versuch: Gravimetrische Bestimmung von Oxalsäure und von Calcium

Zur Bestimmung der Konzentration von Calcium-Ionen gibt es zwei klassische Methoden, die auf der Verwendung von Oxalaten beruhen. Calcium-Ionen bilden mit Oxalaten Calciumoxalat.

Ca²⁺ + (COO)₂^2- ———> Ca(COO)₂

Grundlage der beiden Methoden ist, dass das Calciumoxalat sehr schwerlöslich ist. Außerdem kann man diese Verbindung leicht herstellen. Aufgrund der geringen Löslichkeit ist die Fällung nahezu quantitativ.

Stört nicht das Magnesium? Dessen Oxalat weist eine um den Faktor 100 geringere Löslichkeit auf als das Calciumoxalat.

Diese Methoden spielten vor allem in der Baustoffindustrie eine wichtige Rolle. Aber auch bei der Bestimmung der Kalkhärte, also des Ca-Anteils der Wasserhärte von Trinkwasser, waren sie von Bedeutung.

Sie haben heute zwar keine praktische Bedeutung mehr; man kann dabei aber noch einiges zur Chemie lernen und sollte sie deshalb nicht völlig vergessen.

Einschränkend muss man aber sagen, …
… dass die Methoden ihre Tücken haben. Denn letztlich beruhen sie alle darauf, dass es gelingt, quantitativ Calciumoxalat zu fällen und vor allem auch abzutrennen. Wegen des kleinen Löslichkeitsprodukts ist ersteres nicht schwierig. Aber das Einsammeln des gesamten Niederschlags ist an die Verwendung von speziellem Filterpapier geknüpft. Denn der Niederschlag ist im Allgemeinen äußerst feinkristallin. Man benötigt deshalb feinstporiges Filterpapier, wie z. B. diejenigen, die man zur Abtrennung von Bariumsulfat verwendet. Besser noch sind Membranfilter.

Gravimetrische Bestimmung als Calciumoxalat oder Calciumoxid
Gravimetrisch bedeutet, dass man eine Masse wiegt („Abmessen der Massen“). Hier geht es um das Calciumoxalat, das man zuvor fällt und dann trocknet. Aus der Differenz der Wägungen ergibt sich die Menge an entstandenem Calciumoxalat.

Man kann aber auch so vorgehen, dass man das abgetrennte Calciumoxalat zersetzt. Hier reicht es aber nicht aus, den Versuch durchzuführen, denn dabei entsteht nur Calciumcarbonat. Man muss das Oxalat schon richtig glühen – am zweckmäßigsten in einem Porzellantiegel. Dann zersetzt es sich unter Bildung von Calciumoxid.

Bestimmung von Ca²⁺ durch Rücktitration
Dies ist eine manganometrische Methode.
Es gibt auch hier zwei Möglichkeiten.

1. Man fällt die Calcium-Ionen mit einem Überschuss an Oxalat. Das Oxalat wird abgetrennt. Dann ermittelt man durch manganometrische Titration die Menge an überschüssigem Oxalat.

2. Man fällt die Calcium-Ionen mit einem Überschuss an Oxalat. Man filtriert ab und spült den Niederschlag gut aus. Dann zersetzt man mit Schwefelsäure und titriert die freigesetzte Oxalsäure mit Kaliumpermanganat.

Weil die Methode so kompliziert ist, verzichten wir auf ihre Darstellung. Wer Genaueres nachlesen will, ist mit diesem Chemie-Klassiker bestens bedient:

G. Jander, K. F. Jahr, H. Knoll: Maßanalyse. Sammlung Göschen Band 221/221a. Berlin 1966.

Resumée
Vor allem den Anhängern von Facharbeiten sei gesagt, dass diese Methoden viel chemisches und vor allem praktisches Know-how erfordern – man kann sie nicht mal so schnell nebenher erledigen! Das zeigt dieser unredigierte Hilferuf eines frustrierten Schülers:

Also, ich schreibe gerade an meiner Facharbeit im Fach Chemie und habe das Thema: Manganometrische Bestimmung der Calciumionenkonzentration in Wasser. Ich sollte einen Versuch entwickeln, mit Hilfe welchem ich die Konzentration an Calciumionen in Wasserproben bestimmen kann. Ich habe mir folgendes ausgedacht: Man stellt eine Lösung Calciumnitrat bekannter Konzentration und Volumens her und gibt zu dieser Oxalsäure. Damit eine bessere Ausfällung des Niederschlags erfolgt fügt man noch Ammoniak hinzu. Es fällt Calciumoxalat als Niederschlag aus. Diesen filtriert man heraus und löst ihn anschließend mit 2M Schwefelsäure. Die entstandene Lösung titriert man dann mit Kaliumpermanganat und kann so über den Verbrauch an Kaliumpermanganmat die Konzentration der Calciumionen bestimmen. Doch leider kam bei allen meinen durchgeführten Versuchen eine viel zu niedrige Konzentration heraus. Ich habe die Vermutung, das folgende Faktoren Einfluss haben könnten: 1. Es fallen nicht alle Calciumionen in Form von Calciumoxalat aus. 2. Rückstände bleiben im Filter und in der Lösung selbst zurück. Nun zu meinem Problem. Ich denke das mein erster Punkt, das nicht alle Calciumionen in Form von Calciumoxalat ausfallen zutrifft, doch weiß ich nicht wie ich es beweisen kann. Vielleicht über das Löslichkeitsprodukt? Aber wie soll ich das machen? Ich wäre ihnen sehr dankbar wenn sie mir helfen könnten, denn wüsste nicht wie ich das lösen sollte.

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