Schülerversuch; 60 min.

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Geräte
Kunststoffbecher, Blech, Messer, Wärmeschrank, Waschflasche, Rundkolben, Kühler, Stativ.

Chemikalien
Gelöschter Kalk (C), Sand, Wasser, Kohlenstoffdioxid, konzentrierte Schwefelsäure (C), Salzsäure (C).

Durchführung
a) In einem Einwegbecher aus Kunststoff werden 25 g gelöschter Kalk mit ungefähr 100 g Sand gut gemischt. Anschließend gibt man portionsweise Wasser hinzu, bis ein dicker Brei entstanden ist. Dieser wird in einer etwa 5 mm dicken Schicht auf ein Blech aufgetragen, mit dem Messer in kleine Quader zerteilt und anschließend für 10 Minuten im Wärmeschrank bei ca. 100 °C vorgetrocknet.

Ein Teil der Quader wird dann in einen Rundkolben gegeben, in den über ein Glasrohr 30 Minuten Kohlenstoffdioxid eingeleitet wird, welches zuvor durch konz. Schwefelsäure in einer Waschflasche getrocknet worden ist. Der Rundkolben wird über ein zweites Glasrohr mit einem senkrecht im Stativ eingespannten Kühler verbunden, der durch Wasser gekühlt wird.

Ein anderer Teil wird zum Vergleich an der Luft getrocknet.

b) Nachdem die Quader getrocknet sind, werden sie aus dem Rundkolben herausgenommen und mit Salzsäure beträufelt. Mit den an der Luft getrockneten Quadern verfährt man ebenso.

Beobachtung
a) Während das Kohlenstoffdioxid über den getrockneten Mörtel strömt, tritt Wasser aus dem Kühler aus. Nach einiger Zeit werden die Mörtelquader entnommen. Sie sind im Gegensatz zu den an der Luft getrockneten Quadern hart geworden.

b) Mit Salzsäure beträufelt kann nur bei den im Kohlenstoffdioxidstrom getrockneten Mörtelquadern eine heftige Gasentwicklung beobachtet werden.

Auswertung
Luftmörtel erhärtet nur unter Einwirkung von Kohlenstoffdioxid aus der Luft. Dieser Prozess dauert mehrere Wochen und wurde im Versuchsteil (a) durch eine reine Kohlenstoffdioxidatmosphäre beschleunigt. Dabei reagiert gelöschter Kalk mit dem Kohlenstoffdioxid zu Calciumcarbonat und Wasser:

Ca(OH)₂ + CO₂ ———> CaCO₃ + H₂O

Calciumcarbonat reagiert mit Säuren zum entsprechenden Salz (hier: Calciumchlorid), Wasser und Kohlenstoffdioxid:

CaCO₃ + 2 HCl ———> CaCl₂ + H₂O + CO₂

Literatur
J. Reiss, Alltagschemie im Unterricht, Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln, 128 f.