Typową reakcją na wykrywanie CO2, czyli dwutlenku węgla, jest reakcja z wodą wapienną, czyli roztworem Ca(OH)2 w wodzie. Po wprowadzeniu gazu do roztworu zauważymy mętnienie wody wapiennej. Jeśli jednak będziemy cały czas dostarczać nowe porcje dwutlenku węgla, po pewnym czasie zmętnienie zaniknie.
Czym jest to spowodowane?
Etap 1: mętnienie wody wapiennej
W pierwszym etapie zachodzi reakcja: Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3(↓) + H2O.
Powstający węglan wapnia jest solą nierozpuszczalną w wodzie – tworzy biały osad, który jest odpowiedzialny za obserwowane mętnienie roztworu. Reakcja biegnie do wyczerpania jednego z substratów – w praktyce będzie to Ca(OH)2, ponieważ przeprowadzając taką próbę, stale dostarczamy nowe porcje CO2.
Etap 2: zanikanie zmętnienia
W momencie, gdy wodorotlenek wapnia przereagował w całości, reakcja strąceniowa zostaje zastąpiona przez proces konkurencyjny – nierozpuszczalny węglan ulega przekształceniu w wodorosól. Powstający wodorowęglan wapnia jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, dlatego, w miarę postępowania tej reakcji, zmętnienie zanika. Reakcję tę opisuje poniższe równanie:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Występowanie w zadaniach maturalnych
Jeśli chodzi o zadania maturalne, reakcja wykrywania dwutlenku węgla jest najczęściej wykorzystywana jako część bardziej złożonego zadania. Typowo jest połączona z reakcją wypierania słabego kwasu węglowego z jego soli – powstający kwas węglowy jest nietrwały i rozpada się na wodę i dwutlenek węgla. Ten jest następnie wprowadzany do roztworu wody wapiennej – a tę część już dobrze znasz 🙂 Przykładowy schemat z zadania maturalnego zamieściłam poniżej. Wymagana jest znajomość obserwacji, a także umiejętność zapisania równań reakcji – zarówno w formie cząsteczkowej, jak i jonowej.
