Experiment des Monats September 2006 Ionenaustauscher aus dem Garten

Ionenaustauscher spielen in Natur und Technik gleichermaßen eine wichtige Rolle. Mit ihrer Hilfe kann Wasser "demineralisiert" werden, Schwermetalle lassen sich aus Trinkwasser entfernen. Ionenaustauscher können zur Trennung von Metallionen oder zur Anreicherung eingesetzt werden. In der Natur sind Ionenaustauscher vor allem im Boden von großer Bedeutung. Für die Pflanzen wichtige Mineralstoffe werden immobilisiert, die Ionenaustauscher verhindern so das Auswaschen z.B. von Calcium- und Magnesium-Ionen.

Geräte und Chemikalien:
Gartenerde, Ammoniumoxalat oder Oxalsäure, Kaliumchlorid,
Faltenfilter, Trichter, Bechergläser, Erlenmeyer- oder Rundkolben.

Durchführung:
Eine Handvoll Gartenerde in einen größeren Trichter mit einem Filterpapier geben. Die Erde mit dest. Wasser durchspülen, bis das Filtrat klar ist. Das klare Filtrat mit Ammoniumoxalat-Lösung (ca. 3%ig) auf Calcium-Ionen testen. Es tritt keine Fällung auf, das Filtrat enthält also keine nachweisbaren Ca²⁺-Ionen. Zur Erde nun eine 5%ige KCl-Lösung geben und durchlaufen lassen. In diesem Filtrat erfolgt bei Zugabe der Oxalat-Lösung ein deutlicher weißer Niederschlag, die Lösung enthält größere Mengen Ca²⁺.

Erklärung:
Die Gartenerde enthält vor allem Tonminerale und Huminstoffe, sowie (je nach Herkunft) verschiedene Oxide. Tonminerale sind überwiegend feinkristalline Schichtsilikate, bei den Huminstoffen handelt es sich um voluminöse organische Kolloide. Beide Stoffgruppen sind geladen und können Kationen binden. Calcium-Ionen werden dabei immobilisiert, können aber durch andere Ionen verdrängt werden. Durch die relativ hoch konzentrierte Kaliumchlorid-Lösung werden die Ca²⁺-Ionen teilweise durch K⁺ ausgetauscht, im Filtrat ist daher der Calcium-Nachweis positiv.

Entsorgung:
Die Lösungen können zum Abwasser gegeben werden.

Literatur & Links:
F. Bukatsch, W. Glöckner: "Experimentelle Schulchemie", Bd. 6 - Versuch 58, S. 72

August 2006: Molybdän- und Wolframblau

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Seite erstellt am: Donnerstag, 31. August 2006, A. Schunk, GDCh, Frankfurt/Main.

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