Sulfat-Nachweis in Wasser

von Moritz Pemberneck

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Ziel des Versuchs Nachweis von Sulfat-Ionen in Wasser.

Vorbemerkung

Dieser Versuch dient dem Nachweis von Sulfat-Ionen in Wasser. Die SuS sollten Reaktionsgleichungen aufstellen können und verantwortungsbewusst experimentieren, vor allem im Umgang mit der 10%igen Salzsäure. Weiterhin wird die Unterscheidung zwischen Bariumcarbonat und Bariumsulfat verdeutlicht.

Materialien

Reagenzglasständer, Reagenzglas, Pipetten

Chemikalien

Bariumchloridlösung, Salzsäure, Kaliumcarbonatlösung, Mineralwasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff	H-Sätze	P-Sätze	GHS-Piktogramme
Bariumchlorid-2-H2O	H301, H332	–
Salzsäure 1 M	H290, H315, H319, H335	P261, P305+P351+P338
Kaliumcarbonat	H302, H315, H319, H335	P261, P305+P351+P338
Bariumcarbonat	H302	–
Bariumsulfat	–	–	–

Durchführung

Es wird etwa 1 cm hoch Mineralwasser bzw. Kaliumcarbonatlösung in je ein Reagenzglas gefüllt. Anschließend wird mit einer Pipette ein Milliliter 0,5 M Bariumchloridlösung hinzu getropft. Danach wird ein Milliliter 10%ige Salzsäure mit einer anderen Pipette hinzu getropft.

Beobachtung

Durch Zugabe der Bariumchloridlösung bildet sich in beiden Reagenzgläsern ein weißer Feststoff. Durch Zugabe der Salzsäure löst sich der Feststoff im Reagenzglas mit Mineralwasser nicht auf, jedoch aber im Reagenzglas mit der Kaliumcarbonatlösung. Gleichzeitig tritt hier eine Gasentwicklung auf.

Abbildungen

Abb. 1: Sulfat-Nachweis in Mineralwasser (v.l.n.r.: Mineralwasser, Kaliumcarbonat-Lösung, Mineralwasser + Bariumchlorid-Lösung, Kaliumcarbonat-Lösung + Bariumchlorid-Lösung, RG 3 + HCl, RG 4 + HCl)

Deutung

Die Sulfat-Ionen im Mineralwasser reagieren mit der Bariumchloridlösung zu Bariumsulfat, welches ein schwerlösliches Salz ist:

Ba²⁺_(aq) + 2 Cl^-_(aq) + SO₄^2-_(aq) → BaSO_{4 (s)} ↓ + 2 Cl^-_(aq)

Durch Zugabe von Salzsäure wird der Niederschlag nicht aufgelöst, da Bariumsulfat in Säure nicht löslich ist.

Durch Zugabe der Bariumchloridlösung zur Kaliumcarbonatlösung entsteht Bariumcarbonat:

Ba²⁺_(aq) + 2 Cl^-_(aq) + CO₃^2-_(aq) → BaCO_{3 (s)} ↓ + 2 Cl^-(aq)

Bariumcarbonat ist in Salzsäure löslich unter Bildung von Wasser und Kohelnstoffdioxid:

BaCO_{3 (s)} + 2 HCl_(aq) → Ba²⁺_(aq) + 2 Cl^-_(aq) + CO_{2 (g)} + H₂O_(l)

Anmerkung: Bariumcarbonat ist in Säure löslich, sodass zunächst Hydrogencarbonat entsteht. Das Hydrogencarbonat reagiert anschließend mit einem Proton zu Wasser und Kohlenstoffdioxid:

HCO₃^-_(aq) + H⁺_(aq) ⇌ H₂CO_{3 (aq)} ⇌ CO_{2 (g)} + H₂O_(l)

Entsorgung

Das Wasser kann in den Ausguss gegeben werden. Die Entsorgung der Lösung des Reagenzglases erfolgt über den anorganischen Abfall mit Schwermetallen unter Beachtung alkalischer pH-Werte.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch kann als Einführung in verschiede Nachweisreaktionen dienen. Dieser Versuch kann auch im Rahmen einer kohlensäurehaltigen Mineralwasseranalyse stattfinden, bei der die SuS eigenständig Versuche planen, um einzelne Etikettenangaben zu bestätigen. Bei der Arbeit mit Salzsäure sind unbedingt ein Kittel, eine Schutzbrille und Schutzhandschuhe zu tragen. Alternativ kann der Versuch auch mit Cola erfolgen und im dem Zusammenhang ein Zuckernachweis in Cola durchgeführt werden. Weiterhin können die unterschiedlichen Nachweise verschiedener Bariumsalze thematisiert werden und wie sie zu unterscheiden sind.

Literatur

Maisenbacher, P., http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/chemie/material/lehr/-wasserblaetter/07.pdf, S. 2, (Zuletzt abgerufen am 25.07.2016 um 14:37Uhr).