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Essigsäure als Entkalker

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Die Autor*innen
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André Otto
Essigsäure als Entkalker
lernst du in der Sekundarstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Essigsäure als Entkalker

Inhalt

Warum löst sich Kalk in Essig auf? – Chemie

Haushaltsgeräte, die häufig mit Wasser in Berührung kommen, zum Beispiel Wasserkocher oder Kochtöpfe, weisen oftmals weiße Ablagerungen aus Kalk (Calciumcarbonat $\ce{CaCO3}$) auf. Dieser Kalk kann gelöst werden, und zwar mit Essig. Aber wie löst Essigsäure Kalk und wie reagiert Kalk mit Essigsäure? Das erfährst du in diesem Text.

Entkalken mit Essigessenz

Im Haushalt heißt es also: Essig gegen Kalk. Reiner Essig ist eine Carbonsäure, die Ethansäure, umgangssprachlich auch Essigsäure oder Eisessig genannt. Die Summenformel von Essigsäure ist $\ce{CH3COOH}$. Diese kommt im Haushalt nur verdünnt zum Einsatz. Meist in Form von Essigessenz. Essigessenz hat einen Essigsäureanteil von rund 25 %. Richtig müsst es also heißen: Essigessenz gegen Kalk.

Essigsäure-Kalk-Reaktion

Wie löst Essigsäure Kalk? Dazu machen wir folgendes Gedankenexperiment. Stell dir einen Kochtopf vor, der Verschmutzungen und Ablagerungen im Innenraum enthält. Diese sollen entfernt werden. Dazu gehen wir, wie in der Chemie üblich, nach einem Versuchsprotokoll vor. Wie man ein genaues Versuchsprotokoll anfertigt, erfährst du im Video Richtiges Protokollieren.

Essigsäure-Kalk-Reaktion – Durchführung

In den verschmutzten Kochtopf wird Essigessenz gegeben. Dazu fertigst du am besten eine kleine Skizze an.

Essigsäure-Kalk-Reaktion – Beobachtung

Du kannst eine Gasentwicklung im Versuchsansatz beobachten. Wenn du die Essigessenz ausschüttest, ist der Wasserkocher wieder glänzend und sauber.

Warum hilft Essig gegen Kalk? – Auswertung

Die Essigsäure reagiert also mit dem Feststoff unter Gasentwicklung. Aber welches Gas entsteht bei Essigsäure und Kalk? Um das herauszufinden, gibt es zwei Nachweismethoden: die Glimmspanprobe und die Reaktion mit Calciumhydroxid $\ce{Ca(OH)2}$. Die Ergebnisse kannst du folgender Tabelle entnehmen:

Nachweismethode Ergebnis
Glimmspanprobe Flamme erlischt.
Reaktion mit $\ce{Ca(OH)2}$ Weißer Niederschlag entsteht.

Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass es sich bei dem entstehenden Gas um Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ handelt, da dieses die Flamme erstickt. Außerdem reagiert $\ce{CO2}$ mit $\ce{Ca(OH)2}$ zu $\ce{CaCO3}$, das als weißer Niederschlag ausfällt. Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ kann nur entstehen, wenn es sich bei dem Feststoff, aus dem die Verunreinigungen bestehen, um ein Carbonat handelt. Hier ist es Calciumcarbonat $\ce{CaCO3}$, also Kalk. Bei der Reaktion von Essigsäure und Kalk entsteht also das Gas Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$. Außerdem wird Calciumacetat $\ce{Ca(CH3COO)2}$ und Kohlensäure $\ce{H2CO3}$ gebildet. Was genau bei der Reaktion von Essigsäure mit Kalk passiert, kannst du im folgenden Versuchsaufbau für das Entkalken sehen.

Wie reagiert Kalk mit Essigsäure? Warum löst sich Kalk in Essig auf?

Warum ist das Entkalken eine chemische Reaktion?

Notiert man die zugehörige Reaktionsgleichung für Essigsäure und Kalk, wird klar, wieso es sich beim Entkalken um eine chemische Reaktion handelt.

$\ce{\underset{Calciumcarbonat}{CaCO3} + \underset{Essigsäure}{2CH3COOH} -> \underset{Kohlensäure}{H2CO3} + \underset{Calciumacetat}{Ca(CH3COO)2}}$

Das Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ wird dabei aus der Kohlensäure $\ce{H2CO3}$ freigesetzt. Kohlensäure ist eine wenig beständige Säure.

$\ce{\underset{Kohlensäure}{H2CO3} -> \underset{Wasser}{H2O} + \underset{Kohlenstoffdioxid}{CO2}}$

Essig hilft, den Kalk zu lösen. Essigsäure reagiert mit Kalk zu wasserlöslichem Calciumacetat und Kohlensäure, die dann zu Wasser und Kohlenstoffdioxid zerfällt. Deshalb ist Entkalken mit Essigessenz eine chemische Reaktion.

Dieses Video

In diesem Video wird die Reaktion von Essigsäure mit Kalk einfach erklärt. Du erfährst, dass das Entkalken mit Essigessenz eine chemische Reaktion ist, und lernst die Reaktionsgleichung kennen.

Nach dem Betrachten des Videos hast du die Möglichkeit, Arbeitsblätter zum Thema Reaktionsgleichungen mit Säure und Kalk zu bearbeiten. Viel Spaß!

Transkript Essigsäure als Entkalker

Hallo liebe Chemiefreunde! Hier ist wieder André. Das heutige Video zur Chemie heißt Essigsäure als Entkalker. Reine Essigsäure schmilzt bei 17°C und wird als "Eisessig" bezeichnet. Eine solche Säure besitzen wir nicht. Für unsere Zwecke völlig ausreichend ist Essigessenz mit einem Gehalt von reinem Essig mit 25%. Die einfachste mögliche Strukturformel für Essigsäure ist CH3COOH. So und schon kanns losgehen! Ich habe hier einen Wasserkocher und möchte euch zeigen, wie er von innen aussieht. Beobachtet bitte ob er sauber ist oder schön glänzt. Macht euch dazu eine Notiz. Ich nehme die Essigsäure in Form des Essigessenz und schütte eine kräftige Menge in den Wasserkocher hinein. Beobachtet bitte aufmerksam, was im Innern des Kochers vor sich geht. Und noch ein weiteres Schlückchen an Essigessenz gebe ich in den Wasserkocher. Ich schüttle kräftig, damit sich alle Substanzen gut miteinander vermischen. Beobachtet weiterhin aufmerksam was im Innern des Kochers vor sich geht. Nun giesse ich das Reaktionsgemisch aus. Schaut euch jetzt bitte den Boden des Wasserkochers an. Das war schon unser kleines Experiment. Ich hoffe ihr habt gut aufgepasst und vielleicht die wichtigsten Dinge mitgeschrieben. Nun wollen wir das Versuchsprotokoll schreiben. Ein Versuchsprotokoll besteht gewöhnlich aus drei Abschnitten: 1. der Durchführung, 2. der Beobachtung und 3. der Auswertung. In die Durchführung schreibt man Geräte und Chemikalien, beschreibt, was getan wird. Eventuell legt man noch eine Versuchsskizze bei. Bei der Beobachtung darf ich nur schreiben, was ich wirklich gesehen habe. In die Auswertung kommen dann Erklärungen, Vermutungen, Schlussfolgerungen und auch Reaktionsgleichungen. Kommen wir somit zur Durchführung: Welche Geräte haben wir benutzt? Richtig, einen verkalkten Wasserkocher. Welche Chemikalien haben wir verwendet? Essigsäure, als Essigessenz. Für dieses Protokoll bietet sich eine Versuchsskizze an. Wir zeichnen den Wasserkocher mit seinem Metallboden und den darauf befindeten Verschmutzungen. Und geben an, wie wir Essigessenz in das Gefäß hineinfüllen. Nun kommen wir zum Teil 2, Beobachtung: Sagt bitte, was ihr während des Versuchs beobachtet habt. Zwei Dinge solltet ihr gesehen haben. 1. eine Gasentwicklung, 2. dass die Verschmutzung auf der Metalloberfläche verschwindet. Um zu veranschaulichen, was passiert ist, können wir die erste Skizze als Vorherbild verwenden und wir zeichnen noch ein Nachherbild, wo die Metalloberfläche als blitzblank dargestellt ist. Dritter Teil: Die Auswertung: Welche einfache Schlussfolgerung können wir aus dem gesehenen ableiten? Die Essigsäure reagiert mit dem Feststoff, wobei ein Gas entsteht. Dieses Gas kann untersucht werden mit a) der Spanprobe und b) in dem es mit einer Calciumhydroxitlösung geleitet wird. Ich möchte euch mitteilen, dass das Gas bei der Spanprobe den span zum Erlischen bringt. Während es beim Durchleiten der Calciumhydroxitlösung, einen weißen Niederschlag liefert. Um welches Gas handelt es sich? Richtig, es ist Kohlenstoffdioxid. Formulieren wir somit eine provisorische Wortgleichung. Verschmutzung + Essigsäure -> Kohlenstoffdioxid + löslicher Stoff. Essigsäure und Kohlenstoffdioxid sind wohlbekannte chemische Verbindungen. Was ist die Verschmutzung, rot? Wenn wir wissen, dass Kohlenstoffdioxid aus einem Feststoff entstanden ist, wissen wir, es muss sich um ein Carbonat, das Salz einer Kohlensäure handeln, zum Beispiel CaCo3. Bei Calciumcarbonat wissen wir, dass es mit Essigsäure reagiert. CaCo3 + 2Ch3Cooh -> h2Co3 + Ca(Ch3Coo)2. Die zweite unbekannte Verbindung ist damit Calciumacetat, ein in Wasser lösliches Salz. Wie ist nun aber Kohlenstoffdioxid entstanden? Kohlensäure H2Co3 ist eine unbeständige Säure, die sofort nach Entstehen in Wasser und Kohlenstoffdioxid zerfällt. Wir wollen noch einen abschließenden Merksatz zum Ende formulieren: Essigsäure reagiert mit Kalkstein zu Calciumacetat, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Noch eine ganz kleine Schlussbemerkung: Das Protokoll müsst ihr immer so anfertigen, wie euere Lehrerin oder Lehrer es fordert. Na das wäre es wieder für heute. Es freut mich, wenn ich euch etwas helfen konnte! Vielleicht sehen und hören wir uns bald wieder! Viel Erfolg noch! Tschüss!

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