Elemente, Schulbuch

Abb. 166.1: Kohlenstoffmonoxid – Kohlenstoffdioxid Abb. 166.2: Wichtige Carbonate Abb. 166.3: Magnesit aus der Steiermark Abb. 166.4: Tropfsteinhöhle Abb. 166.5: Die Bildung von Tropfsteinen Im Regen: Im Gestein: In der Höhle: 166 Regenwasser Kalkstein H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H 2 CO 3 + CaCO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 H 2 O + CO 2 + CaCO 3 Regenwasser sickert in den Kalkstein sichtlich durch Kohlenstoffdioxid, damit die Abbaureaktionen von Zucker mit Luft- sauerstoff verhindert werden und die Früchte somit länger lagerfähig sind. In den Handel kommt Kohlenstoffdioxid in grauen Druckgasflaschen, in denen es flüssig vorliegt, da seine kritische Temperatur über Zimmertemperatur liegt. Es ist nicht brennbar und wird somit als Feuerlöschmittel verwendet. Durch die Expansion beim Austritt aus dem Löscher und die Verdampfung kühlt sich das flüssige Kohlen- stoffdioxid stark ab und wird bei –78 °C fest („Kohlensäureschneelöscher“ – Ausnut- zung des Joule-Thomson-Effektes). Die Salze der Kohlensäure, die Carbonate, spielen in der Natur als gesteinsbildende Mineralien und technische Rohstoffe eine wichtige Rolle (Abb. 166.2; Kap. 5.5) Be- deutende Carbonate sind Kalk – CaCO 3 –, Dolomit – CaCO 3 • MgCO 3 – und die in Ös- terreich vorkommenden Carbonate Magnesit – MgCO 3 – sowie Siderit – FeCO 3 . Vor allem der Magnesit, der zur Herstellung von hoch feuerfesten Materialien dient (MgO, Fp > 2700 °C), ist ein wichtiger österreichischer Bodenschatz. Er kommt in der Steiermark (Veitsch) und in Kärnten (Radenthein) vor. Österreich ist der zweitgröß- te Magnesitproduzent der Welt. Die Erhärtung von Kalkmörtel erfolgt durch Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Luft. Auch die Kalkverwitterung wird durch in Wasser gelöstes Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre bewirkt. Im Labor kann man CO 2 durch Reaktion von Salzsäure mit Kalk gewinnen. ■ 166.1: Reaktionen des Kohlenstoffdioxids mit Wasser Füll eine Glaswanne mit Kohlenstoffdioxid aus der Gasflasche! In eine zweite Wanne stelle eine brennende Kerze! Durch Umschütten des schweren Ga- ses von der ersten in die zweite Wanne kannst du die Kerze auslöschen. Füll Kalkwasser (filtrierte Calciumhydroxid-Lösung) in eine Gaswaschflasche und gib einen Tropfen Phenolphthalein-Lösung als Indikator zu! Leite nun Kohlenstoff- dioxid aus der Gasflasche durch die Lösung! Der Indikator entfärbt sich und festes Calciumcarbonat fällt aus. Diese Reaktion tritt beim Erhärten von Kalkmörtel ein. Sie kann auch zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid dienen. Leite nun ein weiteres Mal Kohlenstoffdioxid durch die Gaswaschflasche! Der Nie- derschlag von Kalk löst sich wieder auf. Dieser Versuch zeigt die Reaktion der Kalkverwitterung. Erhitz die so erhaltene klare Lösung in einem sauberen Erlenmeyerkolben! Schon vor dem Siedepunkt des Wassers ist eine schwache Gasentwicklung von entwei- chendem Kohlenstoffdioxid zu beobachten. Gleichzeitig trübt sich die Lösung wie- der durch ausgefallenen Kalk. Es ist Kesselsteinbildung eingetreten. SCHülERVERSUCH 7 CHEMISCHE EIgEnSCHAFTEn EInIgER STOFFE CaCO 3 Kalk MgCO 3 Magnesit CaCO 3 • MgCO 3 Dolomit FeCO 3 Siderit Na 2 CO 3 Soda K 2 CO 3 Pottasche CO CO 2 giftig ungiftig, erstickend brennbar unbrennbar Dichte kleiner als Luft größer als Luft Verwendung Reduktionsmittel Feuerlöschmittel Heizgas Getränke Synthesegas Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv