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Bildung von Kalkseifen

von Anna Gulyas

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Ziel des Versuchs Bei diesem Versuch wird eine andere Auswirkung von Wasserhärte gezeigt: Die Bildung von Kalkseifen, die für Maschinen, aber auch für die Umwelt schädlich ist.

Vorbemerkung

Dieser Versuch ist ein Modellversuch dafür, dass Wasserhärte nicht nur negative Auswirkungen auf Geräte und Maschinen, sondern auch für die Umwelt hat. Hierzu wird eine Seifenlösung zu verschiedenen Wasserproben getropft. Für diesen Versuch ist kein spezifisches Vorwissen nötig.

Materialien

Reagenzgläser, Becherglas, Pipette, Stopfen, Spatel

Chemikalien

Schmierseife/Kernseife, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat, Leitungswasser, destilliertes Wasser, Vilsa naturelle, evian, Wasser aus Fluss

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Calciumhydroxid Pulver H318 P280, P305+P351+P338, P309+P310 GHS05
Calciumsulfat wasserfrei – – –
Magnesiumsulfat wasserfrei – – –

Durchführung

Gesättigte Lösungen von Calciumhydroxid, Magnesiumsulfat und Calciumsulfat werden angesetzt. Diese dienen als Blindproben. Eine Seifenlösung wird angesetzt, indem destilliertes Wasser zu der Kernseife/Schmierseife gegeben wird. Zu allen 8 Proben werden einige Tropfen der Seifenlösung gegeben. Die Proben werden geschüttelt. Dazu wird ein Stopfen auf die Reagenzgläser gesetzt.

Beobachtung

Im destillierten Wasser bleibt die Lösung klar und beim Schütteln entsteht Schaum. In allen anderen Proben entsteht ein weißer Niederschlag. Beim Schütteln entsteht kein Schaum, oder Schaum, der nach wenigen Sekunden verschwindet. Erst sobald beim weiteren Zutropfen kein weiterer Niederschlag entsteht, gibt es Schaumbildung. Bei den Blindproben und beim Leinewasser entsteht ein dicker, flockender Niederschlag. Bei den anderen Proben nimmt die Flockengröße in der Reihenfolge evian – vilsa – Leitungswasser ab; bei Leitungswasser und vilsa sind kaum noch Flocken zu erkennen; lediglich eine deutliche Trübung.

Abbildungen

  • Abb. 1: Lösungen nach dem Zutropfen der Seifenlauge, von links nach rechts folgende Proben: Calciumhydroxid – Magnesiumsulfat - Calciumsulfat
  • Abb. 2: Lösungen nach dem Zutropfen der Seifenlauge, von links nach rechts folgende Proben: Destilliertes Wasser, Leitungswasser, Vilsa, evian, Leinewasser

Deutung

Beim Zutropfen der Seifenlösung fallen Kalkseifen aus. Je höher die Wasserhärte, desto mehr Kalkseifen fallen aus. Diese Kalkseifen haben keine Waschwirkung, was daran zu erkennen ist, dass kein Schaum entsteht. Erst nachdem alle Calcium- und Magnesiumionen als Kalkseifen ausgefällt sind, kann sich Schaum bilden.

Wasserhärte führt also dazu, dass Seife verschwendet wird, was schlecht für die Umwelt ist, und dazu, dass Geräte und Maschinen durch Kalkseifen verdreckt werden. Außerdem führt die leicht gelbliche Kalkseife zum Vergilben der Wäsche.

Beispielsweise laufen folgende Reaktionen ab:

2C15H31COO-(aq) + 2Na+(aq) + Ca2+(aq) + SO42-(aq) → (C15H31COO)2Ca(s)↓ + 2Na+(aq) + SO42-(aq)

2C15H31COO-(aq) + 2Na+(aq) + Mg2+(aq) + SO42-(aq) → (C15H31COO)2Mg(s)↓ + 2Na+(aq) + SO42-(aq)

Entsorgung

Abwasser

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch eignet sich für die Einführung der Ionen, die für die Wasserhärte verantwortlich sind. Weiterhin kann hierbei auf den Unterschied zwischen permanenter und vorübergehender Härte eingegangen werden. Als Blindprobe kann weiterhin auch Calciumhydrogencarbonat verwendet werden.

Mit dieser Versuchsanweisung kann Wasserhärte qualitativ nachgewiesen werden, und es können Vergleiche zwischen verschiedenen Proben gezogen werden. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit, quantitativ vorzugehen. Hierzu muss als Seifenlösung eine Maßlösung verwendet werden, z.B: eine Seifenlösung nach Boutron-Boudet. Mit dieser Seifenlösung werden die Proben titriert, bis eine Schaumbildung möglich ist, bis also alle Calcium und Magnesiumionen als Kalkseifen ausgefällt sind.

Literatur

Stapf, Helmut, Chemische Schulversuche, Teil 2, Volk und Wissen Volkseigener Verlag Berlin, 3. Auflage, 1968, S. 68.