Gleichgewichte um das Calciumhydroxid
Experimente:
Versuch: Modellversuch zum Kalkbrennen
Versuch: Gleichgewichte von Calciumhydroxid und Wasser
Hinter dem in Wasser schwerlöslichen Calciumhydroxid verbirgt sich eine Reihe von
chemischen Gleichgewichten:
Zunächst ist das Löslichkeitsgleichgewicht in Betracht zu ziehen. Calciumhydroxid
entsteht beim Kalklöschen, also bei der Reaktion von Wasser mit gebranntem Kalk,
Calciumoxid. Auch diese Reaktion ist reversibel, ein Gleichgewicht bildet sich aus.
Hinter CaO steckt außerdem das chemische Gleichgewicht des Kalkbrennens.
1. Kalkbrennen
Ab 900 °C gibt Kalkstein CaCO3 in nennenswertem Umfang CO2 ab
(-> Versuch). Das ist eine Gleichgewichtsreaktion.
2. Kalklöschen
Gibt man gebrannten Kalk in Wasser, so reagiert dies in stark exothermer Reaktion
unter Bildung von Calciumhydroxid.
Diese Reaktion ist reversibel (-> Versuch). Durch Erhitzen kann man das Wasser wieder austreiben. Genau genommen handelt es sich hierbei um ein Säure/Base-Gleichgewicht.
3. Lösungsgleichgewicht von Calciumhydroxid
Calciumhydroxid ist schwerlöslich, und man erhält deshalb beim Kalklöschen
Suspensionen. Darauf beruht ja schließlich auch die Funktion von gelöschtem Kalk als
Mörtel.
Als schwerlösliche Verbindung zeigt Calciumhydroxid in Wasser ein
Lösungsgleichgewicht.
Dieses Gleichgewicht kann man verschieben (-> Versuch). Das geschieht einmal durch gleich-ionige Zusätze, also durch Zugabe von Calciumchlorid-Lösung (liefert Ca2+) sowie von Natronlauge (liefert OH-). Dadurch wird die Dissoziation des Calciumhydroxids zurückgedrängt. Dann fällt aus der gesättigten Lösung zusätzlich Ca(OH)2 aus, das Gleichgewicht verschiebt sich nach links.
Man kann aber auch einen Reaktionspartner aus dem Gleichgewicht entfernen. Am leichtesten gelingt das durch Zugabe von Säure zur gesättigten Lösung mit Bodensatz. Zunächst werden durch die Säureprotonen Hydroxid-Ionen entladen. Auch dies ist eine bekannte Gleichgewichtsreaktion, das Wassergleichgewicht.
Aufgrund der Regeln des chemischen Gleichgewichts müssen Hydroxid-Ionen in dem Maße nachgeliefert werden, in dem sie verbraucht werden. Deshalb geht festes Calciumhydroxid in Lösung; das Lösungsgleichgewicht verschiebt sich nach rechts. Der Niederschlag löst sich also in Säuren auf.
Man kann aber auch Wasser entfernen: Das bedeutet schlichtes Eindampfen der gesättigten Lösung. Dadurch fällt festes Calciumhydroxid aus. Denn die Ionen werden nur in Lösung gehalten, wenn sich eine Hülle von Wasserdipolen um sie herumlagert. Verlieren diese hydratisierten Ionen ihren "Abstandsschutz", so ziehen sie einander an und bilden das Kristallgitter des Festkörpers.
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