Vliv oxidu uhličitého na trvanlivost betonu nebo malty

1         Vliv oxidu uhličitého na trvanlivost betonu nebo malty

Čas: 1 hodina

1.2       Pomůcky a chemikálie

Voda destilovaná, pitná, minerální, zakalená, methylčerveň, chlorid železitý FeCl₃, hydroxid sodný NaOH, uhličitan vápenatý CaCO₃, šťavelan amonný.

1.3       Princip

Přítomnost CO₂ ve vodě způsobuje rychlejší destrukci stavebního matriálu, protože CO₂ rozkládá uhličitan vápenatý, který je součástí těchto stavebních hmot. Dochází k jejich drolení, rozpadu a tím zmenšení jejich kvality a odolnosti. Vzhledem k tomu, že CO₂ je běžnou součástí vzduchu a tím i dešťových srážek, jedná se o poměrně značný zásah do trvanlivosti stavebních matriálů.

1.4       Postup

Úkol 1: Měření pH vody

• Připravte 3 zkumavky.
• Do každé nalijte vzorek vody – destilované, pitné, minerální.
• Ke každému vzorku přikápněte několik ml indikátoru methylčerveně.
• Pozorování zapište do tabulky č. 5.1.

Úkol 2: Ověřte korozivní účinek CO₂ na stavební materiál – na beton

• Do první zkumavky nalijte 5ml destilované vody a do druhé stejné množství vody, která je nasycena CO₂.
• Do každé zkumavky přidejte malou lžičku CaCO₃ a dobře protřepejte.
• Oba roztoky zfiltrujte a každý filtrát rozdělte na dvě části:
• V první části změřte univerzálním papírkem přibližnou hodnotu pH.
• Ve druhé stanovte obsah vápníku přidáním několika kapek roztoku šťavelanu amonného.
• Vzniklé sraženiny nechte usadit a porovnejte jejich množství v obou zkumavkách.
• Zaznamenejte do tabulky č. 5.2.

Úkol 3:

• Připravte zkumavku s čistou a se zakalenou vodou (stejné objemy).
• Přidejte 5 – 6 kapek roztoku FeCl₃ a stejné množství roztoku NaOH.
• Důkladně promíchejte.
• Pozorování zapište do tabulky č. 5.3.

1.5       Otázky a úkoly pro žáky

a)      Jaký vliv má přítomnost CO2 ve vodě na stavební materiály jako je beton nebo malta?

b)      Jak ovlivní přítomnost CO2 ve vodě hodnotu jejího pH?

c)      Zapište rovnicí rozpouštění vápence vlivem CO2.

d)     K čemu slouží přidání roztoku FeCl3 a NaOH?

e)      Zapište rovnicí reakci mezi FeCl3 a NaOH.

Tabulka 5.1:

Tabulka 5.2:

Tabulka 5.3

1.6       Metodické poznámky

Úkol 1:

Methylčerveň má barevný přechod z červené v kyselém prostředí přes oranžovou na žlutou v zásaditém prostředí v rozmezí 4,4 – 6, 4.

Hodnota pH je v neznečištěných vodách ovlivňována koncentrací CO2. Většina minerálních vod má hodnotu pH v rozmezí mezi 5,5 až 8, podle původu, a proto zaznamenáme barevný přechod na červenou.

Destilovaná voda pohlcuje CO₂ ze vzduchu a protože neobsahuje žádné soli, způsobí přítomnost CO₂ mírný pokles pH. Pokud je destilovaná voda zbavená CO₂, má při teplotě 25 °C hodnotu pH = 7, jinak je hodnota pH = 5,9 a barva indikátoru je oranžová.

V případě pitné vody je barva roztoku po methylčerveně žlutá.

Úkol 2:

Pozorování: Přidáním CaCO₃ vznikl v obou zkumavkách bílý roztok. Po přidání šťavelanu zůstal ve zkumavce s destilovanou vodou čirý roztok, kdežto ve zkumavce s vodou nasycenou oxidem uhličitým vznikla bílá sraženina. Sraženina, která vzniká, je šťavelan vápenatý. Vápenatý kation se ve vodě objevil jako důsledek agresivního chování CO₂, který z vápence uvolnil velké množství kationtu Ca²⁺ v podobě rozpustného Ca(HCO₃)₂.

Důsledkem přítomnosti CO₂ ve vodě, který rozpouští vápenec obsažený např. v betonu, maltě za vzniku rozpustného Ca(HCO₃)₂, je snížená kvalita stavebního materiálu.

Místo šťavelanu amonného můžeme použít také šťavelan sodný nebo draselný.

Úkol 3:

V zakalené vodě pozorujeme vznik rezavě hnědých vloček vznikajícího Fe(OH)₃, které klesají ke dnu. Nad sraženinou zůstává čirý roztok. Čistý roztok, kteý můžeme v případě potřeby slít a postup opakovat až do úplného vyčistění.

Další možné otázky pro studenty:

1)      Najděte v literatuře nebo na internetu vzorec šťavelanu vápenatého.

2)      Jakou má šťavelan souvislost s onemocněním ledvin?