Experiment des Monats Dezember 2014 Löslichkeit von Erdalkalisulfaten

Die Sulfate und Carbonate der Erdalkalimetalle unterscheiden sich deutlich in ihrer Löslichkeit. Dies lässt sich durch ein einfaches Experiment demonstrieren.

Geräte und Chemikalien:
Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid, Natriumsulfat.
Ragenzgläser, Meßzylinder, Meßpipetten, Tropfpipette.

Durchführung:
Zunächst werden Lösungen 1 mmol/l von Magnesium-, Calcium-, Strontium- bzw. Bariumchlorid hergestellt und in je ein Reagenzglas gegeben. Die Reagenzgläser werden vor einem dunklen Hintergrund aufgestellt. Nun wird eine 0,1 mol/l Natriumsulfat-Lösung zugetropft. Bei der Barium-haltigen Lösung entsteht schon beim ersten Tropfen ein deutlicher weißer Niederschlag, bei der Strontiumchlorid-Lösung bildet sich nach wenigen (3-5) Tropfen ein Niederschlag. Bei der Calcium-haltigen Lösung müssen 2-3 ml der Sulfat-Lösung zugegeben werden, bis sich eine Trübung bildet, die Lösung mit Magnesiumchlorid bleibt auch nach Zugabe größerer Mengen der Sulfat-Lösung klar.

Erklärung:
Es bildet sich ein Niederschlag, sobald das Löslichkeitsprodukt des jeweiligen Sulfats erreicht ist:
CaSO₄: Lp = 7,10·10^–5 / SrSO₄: Lp = 3,44·10^–7 / BaSO₄: Lp = 1,07·10^–10
MgSO₄ ist gut wasserlöslich, die Löslichkeit liegt bei 71 g / 100 ml.
Selbst in der stark verdünnten Ba²⁺-Lösung reichen kleine Mengen SO₄^2– aus, um das Löslichkeitsprodukt zu überschreiten, BaSO₄ fällt sofort aus. Auch bei Sr²⁺ wird das Lp schnell erreicht. CaSO₄ weist eine Löslichkeit von 0,2 g / 100 ml Wasser auf.
Die extrem geringe Löslichkeit von Bariumsulfat ermöglicht dessen Einsatz als Kontrastmittel bei Röntgen- und Computertomographie-Untersuchungen des Verdauungstraktes.

Gefahren:
Lösliche Barium- und Strontiumsalze sind giftig.

Entsorgung:
Die Lösungen werden zum Schwermetallabfall gegeben.

Literatur & Links:
Lehrbücher der Anorganischen Chemie
Vernetztes Studium - Chemie: Bariumsulfat als Kontrastmittel

November 2014: Brechungsindex der Schusterkugel

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Seite erstellt am: Montag, 22. Dezember 2014, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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