Bariumsulfat Synthese über Bariumcarbonat

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Allgemeine Informationen
Bariumsulfat ist wie der Name schon andeutet das Bariumsalz der Schwefelsäure. Eigentlich eine vollkommen unbedeutende Chemikalie, welche aber in Zeiten der Verbote von Perchloraten wieder in den Vordergrund gerückt ist.

 

Das Salz ist fast unlöslich in Wasser, nicht hygroskopisch und daraus hergestelltes Flash ist äußerst stabil. Auch hat es keinerlei gefährlichen Eigenschaften, was allerdings nicht bedeutet, dass man damit schlampig umgehen darf. Die Herstellung ist ziemlich einfach und durch die kaum vorhandene Löslichkeit des Sulfates kann man den Stoff in extrem reiner Form gewinnen.

 

Warnhinweise
– Schwefelsäure ist ätzend!

 

Weiterführende Links
https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumsulfat

 

Stoffdaten
Name: Bariumsulfat
Trivialname(n): Schwerspat
Summenformel: BaSO4
CAS-Nummer: 7727-43-7
Aggregatzustand: fest
Dichte: 4,5g/cm3
Molare Masse: 233,39g/mol
Schmelzpunkt: 1580°C (Zersetzung)
Löslichkeit: fast unlöslich in Wasser (2,2mg/l bei 18-20°C)

 

Theoretische Berechnung

Bariumcarbonat + Schwefelsäure = Bariumsulfat + Kohlensäure

BaCO3 + H2SO4             = BaSO4         + H2CO3

197,34g/mol + 98,08g/mol       = 233,39g/mol + 62,03g/mol

295,42g/mol = 295,42g/mol

 

Probe erfolgreich, also rechnen wir wie immer weiter:

 

197,34g/mol + 98,08g/mol      = 233,39g/mol     + 62,03g/mol //197,34//mol

1g + 0,497…g         = 1,18267…g       + 0,3143…g //*30/+Elemente

30g BaCO3 + 14,91g H2SO4 = 35,48g BaSO4 + 9,43g H2CO3

 

Die Kohlensäure wird natürlich direkt in Wasser und Kohlenstoffdioxid abgehen, die 14,91g Schwefelsäure sind auf eine Konzentration von 100% bezogen, eigentlich benötigt man minimal weniger, aber wir runden einfach mal auf und nehmen 15g. Überschüssige Säure wird durch die Zugabe von Natriumcarbonat neutralisiert um die Ausbeute nicht zu verfälschen, in der Praxis fügt man natürlich weiter Bariumcarbonat hinzu Wink

 

Materialien
– 150ml Becherglas
– 250ml Becherglas
– Trichter
– Filter
– Messzylinder
– Magnetrührer mit Rührfisch
– PH-Streifen
– Waage
– Laborlöffel
– Laborthermometer
– Kolbenhubpipette (optional, erleichtert den Umgang mit Säuren)

 

Chemikalien
– 30g Bariumcarbonat
– 15g Schwefelsäure (98%)
– Natriumcarbonat (optional)
– Destilliertes Wasser

 

 

Durchführung

1) Zuerst verdünnt man die Schwefelsäure ein wenig um den Reaktionsverlauf flüssiger zu machen. Die im Vergleich zur Säure, große Menge Bariumcarbonat und Bariumsulfat welches sich bildet würde sonst einen schwer zu kontrollierenden Brei bilden. Also legt man in einem 150ml Becherglas ca. 50ml destilliertes Wasser vor und gibt 15g Schwefelsäure (98%) hinzu.

 

 

 

2) Unter ständigem Rühren werden 30g Bariumcarbonat hinzugefügt, die Entstehung der Kohlensäure und deren Aufspaltung lässt die Lösung aufschäumen. Durch das vorherige verdünnen der Säure verläuft die Reaktion allerdings sehr ruhig.

 

 

 

3) Nach vollständiger Zugabe des Carbonats wird der PH-Wert geprüft, dieser liegt noch im sauren Bereich. Um dies zu ändern kann man noch ein wenig Bariumcarbonat hinzufügen, oder Natriumcarbonat nutzen. Natriumcarbonat hat den Vorteil, dass es genau wie das entstehende Natriumsulfat gut wasserlöslich ist und das Bariumsulfat somit nicht verunreinigt.

 

 

4) In dieser Synthese nutzen wir Natriumcarbonat um den PH-Wert in den neutralen Bereich zu verschieben. Anschließend kann das unlösliche Bariumsulfat abgefiltert werden und mit warmen Wasser nachgewaschen werden. Entstandenes Natriumsulfat oder Reste des Natriumcarbonats werden mit dem Spülwasser dem Filter entzogen.

 

    

 

Durch das eindampfen des Spülwassers kann man natürlich noch das Natriumsulfat gewinnen

 

Ausbeute
29,8g Bariumsulfat