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Versuche

Reaktion von Calcium mit Wasser und Untersuchung des Reaktionsproduktes

Zielsetzung

  • Calcium reagiert mit Wasser.
  • Du kannst die beiden Produkte durch einfache Reaktionen nachweisen.

Hinweise zum Experiment

Damit in Chemie bzw. beim Experimentieren keine Unfälle passieren, musst du auf die Sicherheit achten. Die Sicherheit ist immer wichtig, wenn du in einem Fachraum oder Labor bist. Bitte beachte bei allen Experimenten die Hinweise zur Sicherheit im LaborDie Durchführung des Experiments erfordert eine Gefährdungsbeurteilung durch die Lehrkraft.

Material

  • Pneumatische Wanne oder breites Becherglas
  • Drei Reagenzgläser
  • Reagenzglasklammer
  • Pinzette oder Tiegelzange
  • Streichholz oder Feuerzeug
  • Zwei Pipetten (alternativ: eine Pipette und ein Strohhalm)
  • Schutzbrille

Chemikalien

  • Calcium gekörnt
  • Phenolphthalein
  • Wasser
  • Luft, die du ausatmest
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Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Calcium \(\ce {Ca} \)
GHS02 - Entzündlich
H261: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase.
P223: Keinen Kontakt mit Wasser zulassen. P232: Vor Feuchtigkeit schützen. P501: Entsorgung des Inhalts / des Behälters gemäß den örtlichen / regionalen / nationalen / internationalen Vorschriften. P402+P404: An einem trockenen Ort aufbewahren. In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Wasser \(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Phenolphthalein \(\ce {C20H14O4}\)
GHS08 - Systemische Gesundheitsgefährdungen
H341: Kann vermutlich genetische Defekte verursachen. H350: Kann Krebs erzeugen. H361f: Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen.
P201: Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P308+P313: BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Kohlenstoffdioxid (das du ausatmest) \(\ce{CO2}\)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Calcium
\(\ce {Ca} \)
GHS02 - Entzündlich
H261: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase.
P223: Keinen Kontakt mit Wasser zulassen. P232: Vor Feuchtigkeit schützen. P501: Entsorgung des Inhalts / des Behälters gemäß den örtlichen / regionalen / nationalen / internationalen Vorschriften. P402+P404: An einem trockenen Ort aufbewahren. In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.
Wasser
\(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Phenolphthalein
\(\ce {C20H14O4}\)
GHS08 - Systemische Gesundheitsgefährdungen
H341: Kann vermutlich genetische Defekte verursachen. H350: Kann Krebs erzeugen. H361f: Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen.
P201: Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P308+P313: BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Kohlenstoffdioxid (das du ausatmest)
\(\ce{CO2}\)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Calciumhydroxid \(\ce{Ca(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H315: Verursacht Hautreizungen. H318: Verursacht schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Augenschutz/Gesichtsschutz tragen P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Wasserstoff (als Reaktionsprodukt) \(\ce{H_2}\)
GHS02 - Entzündlich
H220: Extrem entzündbares Gas.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
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Calciumhydroxid
\(\ce{Ca(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H315: Verursacht Hautreizungen. H318: Verursacht schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Augenschutz/Gesichtsschutz tragen P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Wasserstoff (als Reaktionsprodukt)
\(\ce{H_2}\)
GHS02 - Entzündlich
H220: Extrem entzündbares Gas.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.

Versuchsaufbau/Durchführung

  1. Joachim Herz Stiftung / made with chemix.org
    Abb. 1 Versuchsaufbau Calcium und Wasser
    Fülle ein Reagenzglas mit Wasser und stelle es umgekehrt in eine mit Wasser gefüllte pneumatische Wanne oder in ein Becherglas. Halte ein Stück Calcium mit Hilfe der Pinzette oder der Tiegelzange unter die Öffnung des Reagenzglases. Wiederhole dieses so lange, bis das Reagenzglas ungefähr zur Hälfte mit Gas gefüllt sind (Abb. 1, Abb. 2).
  2. Nimm das Reagenzglas aus dem Wasser und halte es mit der Öffnung an eine Flamme.
  3. Fülle mit Hilfe einer Pipette einige Milliliter der im Experiment entstandenen Flüssigkeit in ein weiteres Reagenzglas und gib dazu wenige Tropfen Phenolphtalein.
  4. Fülle das dritte Reagenzglas ungefähr zu einem Drittel mit der im Experiment entstandenen Flüssigkeit. Atme jetzt mit Hilfe der Pipette (oder des Strohhalms) einige Male in die Flüssigkeit aus. Lasse dann das Reagenzglas einige Minuten stehen.

Abb. 2 Video Calcium und Wasser

Hinweis zur Entsorgung

Die bei der Reaktion entstandene Lösung kann mit verdünnter Säure neutralisiert und dann einfach in den Ausguss geschüttet werden.

Aufgabe
Aufgabe

Führe den Versuch durch. Was kannst du beobachten?

Lösung

Beobachtung

  1. Bei der Reaktion von Calcium mit Wasser trübt sich das Wasser. Außerdem entsteht ein farbloses Gas, das im Reagenzglas aufgefangen wird.
  2. Du hörst ein charakteristisches Pfeifen oder Knallen.
  3. Der Indikator Phenolphtalein färbt sich rosa-violett.
  4. Die bei der Reaktion entstandene Lösung trübt sich durch die ausgeatmete Luft. Nach kurzer Zeit bildet sich ein weißer Niederschlag.

Ergebnis

  1. Bei der Reaktion von Calcium mit Wasser entsteht Calciumhydroxid, das sich mäßig in Wasser löst.
  2. Außerdem entsteht Wasserstoff, der durch die Knallgasprobe nachgewiesen wird.

\( \ce {Ca + 2 H2O}\rightarrow\ce{Ca(OH)_2}+\ce{H2}\)

3. Die Lösung von Calciumhydroxid in Wasser (bekannt auch als „Kalkwasser“) reagiert alkalisch. Schaue dir dazu auch unseren Beitrag zu Säure-Base-Indikatoren an.
4. In der von dir ausgeatmeten Luft ist Kohlenstoffdioxid enthalten. Dieses Gas reagiert mit dem Kalkwasser zu Calciumcarbonat. Dieses löst sich schlecht in Wasser und setzt sich als Niederschlag ab. Calciumcarbonat kennst du vielleicht besser unter dem Namen „Kalk“.

\( \ce {Ca(OH)_2 + CO2}\rightarrow\ce{CaCO_3}+\ce{H2O}\)